礦山壓力監(jiān)測重點(diǎn)

1、礦山壓力監(jiān)測儀器的分類：按工作原理：機(jī)械式監(jiān)測儀器、液壓式監(jiān)測儀器、電磁式監(jiān)測儀 器、聲學(xué)式監(jiān)測儀器。按被測對象：位移、應(yīng)力或應(yīng)變、載荷礦山壓力的研究方法：數(shù)學(xué)力學(xué)分析方法、相似實(shí)驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)方法、現(xiàn)場監(jiān)測方法礦震：礦區(qū)范圍內(nèi)有震感的動力現(xiàn)象沖擊地壓：采場與巷道周圍的災(zāi)害性動力現(xiàn)象微地震：采動時引起巖體破裂時產(chǎn)生的動力現(xiàn)象頂板破碎度：頂板垮落面積占監(jiān)測范圍內(nèi)頂板面積的百分?jǐn)?shù)端面頂板破碎度：表示端面無支護(hù)空頂范圍內(nèi)的頂板破碎程度頂板垮落靈敏度：將端面懸頂寬度為1m時的端面頂板破碎度初撐力：指移架后的支柱初始阻力，大小取決于泵站的工作阻力循環(huán)末阻力：指循環(huán)末支架前的工作阻力，為循環(huán)內(nèi)的最大工作阻力。

2、支護(hù)強(qiáng)度：指支架對頂板的支護(hù)阻力與支護(hù)面積的比值底板比壓：單位底板面積上所能承受的最大壓力動壓系數(shù)：動壓系數(shù)是指歷次來壓時和非來壓期間支護(hù)阻力平均值的比值，動壓系數(shù)反映了 老頂來壓的強(qiáng)弱動壓現(xiàn)象：煤與瓦斯突出、頂板大面積來壓、沖擊地壓沖擊地壓：是指在礦井開采過程中，井巷或采場周圍巖體在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時，由于彈 性變形能突然釋放而產(chǎn)生的急劇、猛烈的動力現(xiàn)象。頂板動態(tài)法：頂板動態(tài)的前兆主要是通過監(jiān)測頂板的運(yùn)動狀態(tài)、支承壓力顯現(xiàn)范圍及峰值位 置來預(yù)測沖擊危險。鉆屑法：鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔（直徑42mm-50mm），根據(jù)鉆孔在不同深度 排出的煤粉量（重量、體積和粒度）及其變化規(guī)律以及有

3、關(guān)動力現(xiàn)象判斷沖擊危險的一種方 法。鉆屑法的原理是通過測量鉆孔煤粉量的大小以確定相應(yīng)的煤體應(yīng)力狀態(tài)。微震監(jiān)測技術(shù)：是以巖體破裂的被動監(jiān)測作為監(jiān)測目標(biāo)，通過定位和能量計(jì)算得到巖體破裂 的位置和破裂尺度，為各種應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)微震監(jiān)測原理：巖石在應(yīng)力作用下發(fā)生破壞，并產(chǎn)生微震和聲波定位原理：在破裂區(qū)周圍的空間內(nèi)布置多組檢波器實(shí)時采集微波數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，應(yīng) 用震動定位原理，可確定破裂發(fā)生的位置應(yīng)用原理：巖層破裂發(fā)生在應(yīng)力差大的區(qū)域，因此，巖層破裂區(qū)總是與高應(yīng)力差區(qū)域相重合， 并與高應(yīng)力區(qū)域接近礦山壓力監(jiān)測定義：利用礦壓儀表實(shí)測采場及巷道的圍巖應(yīng)力分布特征、圍巖變形和位移、 頂?shù)装迤茐奶卣鳌⒅Ъ?/p>

4、受載及壓縮等一系列礦山壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，并采用合理的數(shù)學(xué)方法對各 種礦山壓力顯現(xiàn)監(jiān)測信息進(jìn)行分析，總結(jié)采場及巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，預(yù)報礦壓顯現(xiàn)的發(fā)展趨 勢礦山壓力研究的目的：為了揭示礦山壓力分布及其顯現(xiàn)與巖層運(yùn)動的基本規(guī)律，確定具體地 質(zhì)與開采條件下的特征參數(shù)，并建立采場、巷道支架與圍巖之間的相互作用關(guān)系，以進(jìn)行采 場和巷道圍巖控制設(shè)計(jì)。礦山壓力監(jiān)測的任務(wù)：1掌握采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律，確定需控巖層范圍，建立采場支架與 頂板的相互作用關(guān)系，進(jìn)行基本頂來壓的監(jiān)測預(yù)報。2劃分采場煤層直接頂?shù)念悇e和基本頂 的級別，為支架選型和確定其合理技術(shù)參數(shù)提供依據(jù)。3對正在使用的新型支護(hù)的適應(yīng)性進(jìn) 行考察。4研究分析采場

5、底板破壞規(guī)律，對工作面底板進(jìn)行分類。5研究掌握采動影響和支 撐壓力的分布規(guī)律。6掌握巷道圍巖活動規(guī)律和變形規(guī)律。7對采用的新工藝、新技術(shù)進(jìn)行 資料積累。8對采掘工作面進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測。9解決礦山壓力與圍巖運(yùn)動控制方面的難題。 10研究沖擊地壓等礦井動力現(xiàn)象的綜合防治技術(shù)。礦上壓力測試在實(shí)際工程中的意義：1控制礦山壓力要切實(shí)有效地控制礦山壓力，必須對 礦山壓力進(jìn)行監(jiān)測，但這都必須是以礦山壓力基本理論為基礎(chǔ)的；2礦山壓力觀測與生產(chǎn)關(guān)系十分緊密，研究頂板來壓規(guī)律，進(jìn)行頂板來壓預(yù)測預(yù)報，合理進(jìn)行支架和采煤機(jī)械選型， 確定采煤工作面的支護(hù)形式和支柱密度，研究采動影響規(guī)律以改革采煤方法等，都需要進(jìn)行 礦壓

6、觀測。3實(shí)驗(yàn)室研究及數(shù)學(xué)力學(xué)研究所需的原始參數(shù)都來自觀測，而對某成果進(jìn)行驗(yàn)證， 也離不開礦壓觀測。4礦山壓力研究對合理開采煤炭資源、促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)和正常生產(chǎn)、 提高經(jīng)濟(jì)效益等具有重大的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義，也是采礦工程理論發(fā)展、開采技術(shù)進(jìn)步和 高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的需要。礦山壓力監(jiān)測步驟：1準(zhǔn)備工作：包括收集監(jiān)測工作面內(nèi)的地質(zhì)資料和生產(chǎn)技術(shù)資料；根據(jù) 監(jiān)測目的和任務(wù)確定監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測方案和測區(qū)布置系統(tǒng)，制定礦山壓力監(jiān)測計(jì)劃；培訓(xùn)監(jiān) 測人員；準(zhǔn)備礦壓監(jiān)測儀器、工具及井下監(jiān)測所必須的數(shù)據(jù)記錄和整理表格。2日常監(jiān)測：（1）監(jiān)測人員明確礦壓監(jiān)測的目的、意義和任務(wù)，正確使用監(jiān)測儀器，明確監(jiān)測數(shù)據(jù)的用途， 觀

7、測數(shù)據(jù)必須在井下及時記錄，嚴(yán)格執(zhí)行井下交接班制度（2）資料處理：及時整理資料， 保證井下原始資料的真實(shí)性、連續(xù)性、準(zhǔn)確性。（3）礦壓監(jiān)測的技術(shù)總結(jié)：對監(jiān)測資料進(jìn)行 系統(tǒng)的整理和分析，從中找出各礦壓參數(shù)之間和礦壓參數(shù)與地質(zhì)、生產(chǎn)技術(shù)因數(shù)之間的關(guān)系。 從現(xiàn)象到本質(zhì)，闡述所監(jiān)測采場或巷道的礦壓規(guī)律。進(jìn)行礦壓觀測測前準(zhǔn)備主要準(zhǔn)備工作：1）收集礦井及監(jiān)測工作面內(nèi)的地質(zhì)、生產(chǎn)技術(shù)資料； 2）根據(jù)監(jiān)測目的和任務(wù)確定監(jiān)測內(nèi)容；3）選定監(jiān)測方案和測區(qū)布置系統(tǒng)；4）編制礦山壓 力監(jiān)測計(jì)劃；5）培訓(xùn)監(jiān)測人員；6）準(zhǔn)備礦壓監(jiān)測儀器和工具及井下監(jiān)測所必須的數(shù)據(jù)記錄 和整理表格等。采場上覆巖層運(yùn)動與破壞規(guī)律監(jiān)測方法：鉆孔

8、電視監(jiān)測法、鉆孔深部基點(diǎn)監(jiān)測法、地面鉆 孔沖液法、井下仰孔注水監(jiān)測法、微震法、電測法。三量：頂?shù)装逡平?、支柱活柱下縮量、支架載荷三量監(jiān)測目的：掌握工作面基本頂來壓顯現(xiàn)特點(diǎn)、步距和強(qiáng)度，了解支柱在井下工作的實(shí)際 工作狀態(tài)，掌握頂板運(yùn)動規(guī)律，確定需控巖層范圍和參數(shù)，分析采煤工作面支架-圍巖相互 作用關(guān)系，為研制支護(hù)設(shè)備、合理安排工序、合理選擇采煤參數(shù)、進(jìn)行頂板控制設(shè)計(jì)提供科 學(xué)依據(jù)。阻力與支架的工作特性有哪幾種形式：（a）初撐式（b）一次增阻式（c）二次增阻式 （d） 三次增阻式巷道圍巖位移測點(diǎn)有哪幾種布置方式：十字布點(diǎn)法、垂線法、網(wǎng)格法、扇形布置法、（多角 形位移測量）。采煤工作面礦壓觀測報告

9、有哪些內(nèi)容：1.觀測的目的、內(nèi)容及方法：說明本次礦壓觀測的主要任務(wù)、內(nèi)容、采用的礦壓觀測儀器、 測區(qū)及測站的布置、觀測和記錄的方法及日常數(shù)據(jù)整理方法等。2.測區(qū)地質(zhì)及生產(chǎn)技術(shù)條 件：（1）說明觀測工作面的地質(zhì)條件，煤層名稱、采高、頂?shù)装鍘r層組成、各層厚度、巖石 強(qiáng)度、裂隙及構(gòu)造發(fā)育程度、傾角、采深等（附綜合拄狀圖）。（2）說明觀測工作面的生產(chǎn)系統(tǒng)、 開采要素、工作面周圍的開采狀況及與采空區(qū)的相對位置關(guān)系等（附采區(qū)巷道布置圖）。（3） 說明觀測工作面支架型號及參數(shù)、支架規(guī)格、采煤機(jī)型號及工作方式，控頂方式及控頂距， 端頭支護(hù)方式及勞動組織等（附支架布置圖及主要技術(shù)特征表）。3.觀測結(jié)果分析：觀測

10、成 果的好與壞主要取決于觀測計(jì)劃及手段是否完善、觀測工作組織與實(shí)施情況。如果觀測目的 明確，觀測項(xiàng)目針對性強(qiáng)，觀測方法和手段得當(dāng)，觀測數(shù)據(jù)完整且比較準(zhǔn)確，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù) 據(jù)整理方法，一定會取得滿意的成果。4.結(jié)論與建議：結(jié)論和建議的主要內(nèi)容是：工作面 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；支架形式與參數(shù)的改進(jìn)建議；對頂板控制的建議，其他需要說明的問題。煤體上支撐壓力分布特征的監(jiān)測內(nèi)容：（1）內(nèi)應(yīng)力場形成前后支承壓力高峰位置；（2）支 承壓力影響范圍；（3）最大應(yīng)力集中系數(shù)；（4）內(nèi)應(yīng)力場范圍和穩(wěn)定時間。頂板來壓特征：頂板來壓特征包括直接頂初次垮落、老頂初次來壓和周期來壓特征等。分析 頂板特征的目的在于掌握所觀測工作面圍

11、巖運(yùn)動規(guī)律，為頂板分類、支架選型、確定頂板控 制措施等提供可靠依據(jù)。頂板來壓特征包括三個方面：1.來壓顯現(xiàn)程度2.來壓步距3.來 壓強(qiáng)度工作面來壓預(yù)報有哪些內(nèi)容：a）來壓強(qiáng)度1）來壓十分明顯，除加強(qiáng)支護(hù)措施外，撤人。2） 來壓明顯，針對性加強(qiáng)控制措施，不撤人。3）來壓不明顯，加強(qiáng)控制措施，不撤人。（b） 來壓時間1）早期預(yù)報2）近期預(yù)報，20小時左右3）臨場預(yù)報（臨近預(yù)報），0.5小時到8 小時。（c）來壓地點(diǎn)1）工作面推進(jìn)方向的步距2）工作面面長方向的分段來壓沖擊地壓監(jiān)測的方法有哪些：對比法、鉆屑法、地球物理法（微震法、AE法、電磁輻射法、 頂板動態(tài)法）頂板管理的實(shí)質(zhì)：對明顯影響采場礦壓顯現(xiàn)

12、的直接頂和基本頂運(yùn)動進(jìn)行控制。頂板的運(yùn)動監(jiān)測與報告主要包括哪些：內(nèi)容包括頂板頂板運(yùn)動方式和來壓預(yù)報工作。其中 頂板運(yùn)動方式是指頂板的破壞類型，來壓預(yù)報是指頂板來壓強(qiáng)度、來壓時間、來壓地點(diǎn)（1）當(dāng)巷道各固定點(diǎn)的移近速度變化平緩，且靠煤壁的移近速度大于遠(yuǎn)離煤壁的移近速度時， 頂板此時正處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。（2）當(dāng)巷道固定點(diǎn)移近速度在周期來壓前出現(xiàn)一個壓縮反彈段、初次來壓前出現(xiàn)兩個壓縮反 彈段時，即已監(jiān)測到頂板斷裂現(xiàn)象，且前方斷裂線在最近反彈點(diǎn)的煤壁側(cè)附近。因此，根據(jù) 監(jiān)測到的頂板斷裂線位置、斷裂時間及推進(jìn)速度，可以預(yù)測頂板來壓的時間和位置（推進(jìn)步 距），從而做出來壓的早期預(yù)報。（3）當(dāng)頂板斷裂后，巷

13、道固定點(diǎn)移近速度將趨于穩(wěn)定，即監(jiān)測到頂板處于暫時鉸接平衡狀態(tài)。（4）當(dāng)巷道固定點(diǎn)移近速度再上升，或采場頂板下沉速度明顯加快時，即監(jiān)測到頂板開始發(fā) 生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，可以發(fā)出頂板來壓的臨近預(yù)報。工作面支護(hù)質(zhì)量：工作面支護(hù)質(zhì)量參數(shù)主要有兩類：一類是位移：即頂?shù)装逡平?、支柱?柱下縮量、支柱鉆底量等。另一類是壓力：即支柱初撐力和工作阻力。巷道穩(wěn)定性狀況指標(biāo)：包括圍巖的位移量、破壞范圍、巖體內(nèi)應(yīng)力場變化等簡述沖擊地壓預(yù)報方法：應(yīng)該采用多種方法進(jìn)行綜合預(yù)測。一般首先分析地質(zhì)開采條件，初 步評判是否屬于下列沖擊地壓特別危險區(qū)：（1）地質(zhì)構(gòu)造變動帶，包括向斜、斷層及煤層厚 度和傾角突然變化區(qū)域；（2）已發(fā)生或鄰

14、區(qū)已發(fā)生過沖擊地壓的煤層；（3）煤層頂板存在厚 度在5m以上、強(qiáng)度大于70MPa的堅(jiān)硬煤層。（4）支撐壓力影響區(qū)，包括回采工作面及其 平巷、采空區(qū)周圍、本層或上方100m內(nèi)鄰近層的遺留煤柱或回采邊界、孤島形或半島形煤 柱等。在上述分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)先采用鉆屑法，同時輔以流動地音法和圍巖動態(tài)法進(jìn)行沖擊地壓的 監(jiān)測。在有條件的情況下，可以采用鉆屑法與地音和微震系統(tǒng)檢測法進(jìn)行連續(xù)的綜合檢測。 數(shù)據(jù)分析處理的可靠程度的判斷，觀測數(shù)據(jù)的計(jì)算及制表：礦壓觀測數(shù)據(jù)的分析與處理，包括對礦壓觀測數(shù)據(jù)可靠程度的判定、觀測數(shù)據(jù)的計(jì)算、制表、 作圖、分析及經(jīng)驗(yàn)公式的確定等內(nèi)容。為什么會出現(xiàn)分段來壓：（1）頂板巖性或分層

15、厚度不均勻引起分段來壓：當(dāng)采場長度方向頂 板巖性、分層厚度不均勻時，薄弱地段必然先來壓，從而造成分段來壓2）斷層切割引起分 段來壓：當(dāng)采場出現(xiàn)與推進(jìn)方向平行或斜交的斷層時，頂板被斷層切割成兩個或兩個以上基 本獨(dú)立的板塊。由于各板塊的尺寸和邊界條件不同，來壓步距、時間及強(qiáng)度也就不同，因此 呈現(xiàn)相應(yīng)的分段來壓現(xiàn)象。（3）開切眼與推進(jìn)方向不垂直引起。因受采區(qū)邊界條件所限，開 切眼與推進(jìn)方向不垂直，自開切眼推進(jìn)起逐漸調(diào)面生產(chǎn)，菜場上下兩端不均衡推進(jìn)，在傾斜 方向上采空區(qū)懸頂為上大下小。因此，采場上部3個實(shí)體煤邊界采空區(qū)中央的頂板彎矩較大， 而中下部較小。采場推進(jìn)過程中上部先達(dá)到極限跨度，頂板必然要先從

16、上部發(fā)生斷裂來壓， 再向中部和下部發(fā)展。頂板穩(wěn)定狀況的監(jiān)測指標(biāo)有哪些：1頂板破碎度反映了頂板的冒落程度。包括：（1）端面 頂板破碎度；（2）頂梁上方頂板破碎度；（3）頂板總破碎度；2煤壁片幫深度C，指煤幫塌 落的最大深度3頂板垮落高度，反映頂板狀況的重要指標(biāo)。4頂板臺階下沉，采煤過程中， 頂板斷裂成巖塊后由煤壁至采空區(qū)呈臺階狀向下錯動。需要記錄臺階的個數(shù)及相鄰兩個臺階 的高差。5工作面控頂區(qū)內(nèi)各種張開的裂隙，按發(fā)展方向分為四大類：平行層理的裂隙為 kl；垂直層理的裂隙為k2；斜交層理并向采空區(qū)傾斜的裂隙為k3；斜交層理并向煤壁傾斜 的裂隙為k4。各種裂隙出現(xiàn)的比率反映頂板控制的好壞。6采空區(qū)懸

17、頂頂板統(tǒng)計(jì)觀測還可包括：頂梁上浮煤、浮矸厚度，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，巖性變化，工作面處理冒 頂?shù)拇胧┘靶Ч?，支架、支柱損壞的情況等。地應(yīng)力測量分為直接測量和間接測量，直接測量就是通過巖石的破裂直接確定應(yīng)力，間接測 量是通過測量巖體的變形和物性變化反算應(yīng)力。支承壓力的監(jiān)測方法：鉆孔液壓枕法、鉆屑法、鉆孔鋼弦測力計(jì)法、超前巷道位移法、側(cè)向 聯(lián)絡(luò)巷位移法底板比壓監(jiān)測方法：（1）測試儀器：靜壓式底板比壓儀（內(nèi)注式、外注式）和沖擊式底板比 壓儀（2）測試原理：利用底板比壓儀對煤層底板進(jìn)行壓強(qiáng)破壞性測試，通過數(shù)據(jù)收集、分 析，計(jì)算出底板強(qiáng)度的工作過程。（3）測區(qū)布置：在初次來壓和周期來壓期間，分別在工作 面內(nèi)均勻選點(diǎn)（沿工作面長度方向總測點(diǎn)數(shù)不少于10個），用靜壓式底板比壓儀進(jìn)行實(shí)測。 距開切眼20m、40m處分別設(shè)觀測線，沿工作面長度方向均勻布置5個點(diǎn)，共計(jì)布置10個 點(diǎn)。采區(qū)巷道變形與破壞基本形式：1）