礦壓觀測儀器現(xiàn)場安裝實踐

陳 鵬

（朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 朔州 036002）

煤層或巖層在沒有開掘之前，整個巖體處于平衡狀態(tài)。 當(dāng)煤層或巖體被開挖或開采后，破壞了原有巖體的原始應(yīng)力，形成了新的巖體應(yīng)力分布。在應(yīng)力重新分布過程中，會使采掘工作面圍巖產(chǎn)生移動、變形，如頂板的下沉、垮落，底板的鼓起、片幫等，從而對巷道產(chǎn)生壓力，即礦壓。 也就是在巷道掘進過程中，會產(chǎn)生礦山壓力的改變，如果對礦山壓力預(yù)報不及時或處理不當(dāng)，會對巷道的安全掘進和礦工人身安全造成很大的威脅[1—6]。 因此，礦山壓力的實時監(jiān)測和預(yù)警對礦山巷道安全掘進和預(yù)防掘進垮冒事故的發(fā)生起到至關(guān)重要的作用[2]。

通過安裝礦壓觀測儀器進行礦壓觀測，為巷道的掘進和支護提供參考：①可以掌握巷道頂板、兩幫的壓力顯現(xiàn)情況，確定礦壓影響范圍及支撐壓力分布的變化情況，了解圍巖與支護的相互作用關(guān)系，對頂板、兩幫的來壓進行監(jiān)測。 ②可以對巷道頂板進行分類、分級，為巷道支護選擇合理的支護參數(shù)、支護設(shè)備及支護材料提供參考，提高支護的可靠性和適應(yīng)性[3]。以興陶煤礦一水平二采區(qū)回風(fēng)大巷礦壓觀測儀器安裝為現(xiàn)場實例，介紹了巷道掘進過程中礦壓觀測儀器的布置、 安裝及注意事項，以便對礦山壓力進行實時監(jiān)測并進行預(yù)警處理。

1 礦壓觀測儀器的安裝

1.1 礦壓觀測項目[4]

興陶煤礦一水平二采區(qū)回風(fēng)大巷為矩形斷面，掘進寬度4 850 mm，掘進高度3 250 mm。 頂板多為細粒砂巖、泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖、細砂巖。該施工巷道需進行頂板離層監(jiān)測、 頂?shù)装逡平勘O(jiān)測、錨桿和錨索載荷監(jiān)測，觀測內(nèi)容、目的及測試手段如表1 所示。

表1 頂板離層、錨桿（索）受力觀測

1.2 錨桿（索）的初錨力、錨固力檢測

在巷道掘進過程中，對每班安裝的錨桿都要進行檢查，凡是外露不符合10～50 mm 要求的，要對其進行重新補打。 所有錨桿均要用扭矩扳手進行二次緊固，在緊固過程中對于頂錨桿扭矩力達不到126 N·m，幫錨桿扭矩力達不到90 N·m的，要在當(dāng)班補打合格的錨桿。

每掘進50 m 做一組錨桿、錨索（各3 根）拉拔力試驗，對于螺紋鋼錨桿拉拔力達不到設(shè)計值50 kN 的90%（即45 kN）的，要重新補打合格的錨桿，同時將做過拉拔試驗的錨桿的托盤用白噴漆做好標(biāo)記，將檢測結(jié)果填入現(xiàn)場牌板內(nèi)并記錄到記錄本中備查。 安裝錨索時，每根錨索的固力必須達到設(shè)計值100 kN 的90%（即90 kN），并做好記錄，所有記錄要求一式兩份，每月底送交技術(shù)科一份備案。

1.3 頂板離層檢測儀安裝

（1）頂板離層檢測儀的布置

在施工過程中，選用HWBY-Z“T”型頂板離層儀，從開口處起始，在巷道頂板中部每50 m 安裝一臺頂板離層儀，遇到巷道丁字口、十字口也安設(shè)一臺頂板離層檢測儀。

（2）頂板離層檢測儀的安裝

①先分別用φ28 和φ42 的鉆頭在頂板上打眼，淺端眼深2.2 m，深端眼深8 m。

②用錨索把頂板離層檢測儀的錨固器送入深端眼底8 m，再把頂板離層檢測儀的錨固器送入淺端眼內(nèi)2.2 m，送入錨固器后輕輕拉一下細鋼絲繩，從而確認錨固器已經(jīng)錨住。

③將兩根細鋼絲繩在頂板離層檢測儀的盒底部拉緊、固定好后，讀取盒底部刻度尺上的兩個數(shù)據(jù)，即為頂板離層檢測儀的初始數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)檢測、記錄及觀測時間實施要求

①數(shù)據(jù)檢測、記錄：在巷道內(nèi)掛一塊頂板離層檢測儀管理牌板，由技術(shù)員進行觀測填寫檢測數(shù)據(jù)，填寫時要求內(nèi)容齊全，文字清晰，如發(fā)現(xiàn)頂板離層現(xiàn)象，應(yīng)立即向調(diào)度室及有關(guān)部門進行匯報，并采取相應(yīng)措施加強支護。 檢測數(shù)據(jù)一定要及時填寫，并做好記錄，要求記錄一式兩份，每月底送交技術(shù)科一份備查。

②數(shù)據(jù)觀測時間： 要求頂板離層檢測儀在距掘進工作面50 m 范圍內(nèi)時，每天觀測一次數(shù)據(jù)，當(dāng)距離超出50 m 后，每7 天觀測一次數(shù)據(jù)即可。

（4）礦壓觀測注意事項

①將離層量準(zhǔn)確并及時填報在巷道頂板離層觀測記錄表中，并繪制出頂板離層監(jiān)測反饋表。

②當(dāng)離層量超過50 mm 時，停止掘進，并在距離頂板離層檢測儀前后15～20 m 的范圍內(nèi)補打錨桿（索）。 當(dāng)離層量大于100 mm 時，必須立即撤離工作人員，并及時向礦總工程師進行匯報，由礦總工程師制定合理的加固措施，必要時還需對巷道支護進行重新設(shè)計，加強對頂板的支護和管理。

1.4 錨桿（索）測力計檢測

（1）測力計的安設(shè)布置

①錨桿（索）測力計應(yīng)和頂板離層檢測儀同時安設(shè)，并安設(shè)在頂板中部。 錨桿（索）壓力表套在錨桿（索）的托盤與螺母（鎖具）之間，然后按錨桿（索）安裝工序正常施工。

②錨桿（索）測力計的表盤應(yīng)位于所安錨桿（索）的正上方，安設(shè)在頂板的所有測力計均應(yīng)在同一直線上，并且測力計表盤位于人行道側(cè)，要求測力計初始讀數(shù)不得為0。

③指定專門技術(shù)人員對錨桿（索）測力計進行測讀和記錄。

（2）測力計的實施要求

①技術(shù)人員要對施工地點錨桿（索）測力計的安裝距離、 安裝質(zhì)量以及數(shù)據(jù)測讀進行監(jiān)督檢查和指導(dǎo)。

②當(dāng)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)及時向生產(chǎn)科、調(diào)度室及總工程師進行匯報，以便做出相應(yīng)處理。

（3）數(shù)據(jù)檢測、記錄和觀測時間

錨桿（索）測力計檢測數(shù)據(jù)檢測和觀測時間與頂板離層檢測儀實施方案一致。

2 頂板離層及錨桿受力監(jiān)測實施

2.1 頂板離層監(jiān)測[5]

在各監(jiān)測點布置好錨桿安裝好離層檢測儀，為了對數(shù)據(jù)進行詳細分析，巷道每掘進2 m 對離層儀讀數(shù)進行記錄。 以興陶煤礦一水平二采區(qū)回風(fēng)大巷第一監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)為例進行統(tǒng)計分析如圖1 所示。 由圖可以看出，隨著巷道掘進的推進，頂板離層量在逐漸增大，當(dāng)推進到離巷道施工開門處38 m 后，離層量逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定在16～18 mm 的范圍內(nèi)。

圖1 頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線

2.2 錨桿受力監(jiān)測

隨著掘進工作面距離的推進，錨桿壓力值開始逐漸增大，推進到離巷道施工開門處28 m 時，錨桿壓力最大，之后隨著掘進距離的增大，錨桿壓力值又開始下降，在推進到42 m 時，錨桿壓力值趨于穩(wěn)定，如圖2 所示。

圖2 錨桿受力變化曲線

3 結(jié)語

在巷道掘進過程中，必然會產(chǎn)生礦壓的變化，甚至可能引發(fā)冒頂、片幫等煤礦安全事故。 興陶煤礦一水平二采區(qū)回風(fēng)大巷安裝了頂板離層檢測儀、錨桿（索）測力計等礦壓觀測檢測儀器，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，可以對頂板離層情況和錨桿受力情況作出準(zhǔn)確判斷，能夠及時觀測礦壓的顯現(xiàn)情況，保證了回風(fēng)大巷掘進工作安全、順利地進行，并確?，F(xiàn)場礦工的人身安全。