大隆矿田旭
防砸玻璃
摘要大隆矿应用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，实现了东二1507综采工作面应力变化实时监测，提升了工作面冲击地压预测预报精度和研判能力。 关键词监测冲击地压应力变化预测预报
KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，凭借多元化的尖端通讯网络技术，将生产矿井顶板动态参数传输至地面计算机监测网络，通过监测分析软件，实现实时监测报警，通过局域网、广域网实现监测数据的自动化和信息化。对生产矿井进行顶板压力及围岩应力实时观测，利于分析矿压显现规律、对冲击地压进行监测预警，从而更好地指导安全生产。
为继续发展和巩固矿井安全生产局面，提升煤矿动力灾害预防能力水平，大隆矿应用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，实现了东二1507综采工作面应力变化实时监测，取得良好的效果。
1综采工作面概况
大隆矿二水平东二1507综采工作面，位于二水平东二采区的中部，东侧以F13断层为界；南侧以F9断层为界；西侧以二水平东二1509设计工作面为界；北侧以二水平东二大巷保护煤柱为界。工作面平均面长762m，工作面宽199m，面积152369㎡，标高-516.8～-541.8m。
所采煤层为15煤层，复合煤层。煤层厚度最大为1.71m，厚度最小为1.64m，平均厚度1.69m；煤质较好。煤层含多层夹石，单层最大厚度0.13m，煤层中夹石平均厚度0.12m。15煤层上覆为14煤层，平均层间距为32.75m。下伏16煤层，层间距35.0m，最大厚度为1.30m，最小厚度为0.62m，平均厚度为1.10m，局部不可采。15煤层自燃发火期为3～6个月。 15煤层伪顶为炭质泥岩，最大厚度0.20m，最小厚度0m，平均厚度0.10m，灰黑，破碎。
15煤层直接顶为砂质泥岩，最大厚度5.0m，最小厚度0m，平均厚度1.80m，灰，较破碎。
15煤层老顶为粗砂岩、细砂岩，最大厚度32.39m，最小厚度24.30m，平均厚度30.85m。
15煤层直接底板为粉砂岩，最大厚度9.83m，最小厚度5.27m，平均厚度6m，夹细砂岩。
本工作面呈缓和的向斜构造，中间高两侧低，倾向：90～290°，倾角：2～12°，平均为7°。
2监测系统构件的现场分布及安装
机器视觉定位2.1现场分布
（1）工作面回风巷道内的设备布局。在东二1507回顺距离切眼225～235m位置安装1台440接收子站，200m范围内安装7套钻孔应力传感器、4台围岩离层传感器、3台锚杆压力传感器。运顺距离工作面10～20m位置安装1台435接收子站。
通风与安全··
42
（2）工作面运输巷道内的设备布局。东二1507运顺距离切眼225～235m位置，也安装1台440接收子站，215m范围内安装7台钻孔应力传感器、4台围岩离层传感器、3台锚杆压力传感器。
（3）沿工作面的设备布局。工作面每7架安装1台数字压力计，共计需要安装25台数字压力计。
（4）铺应力在线光缆。东二采区避难硐室至东二1507运顺口铺设2对线450m，回顺铺设2对线800m，运顺铺设2对线
800m，共计2050m。监测系统构件的现场分布，详见附图。附图大隆矿东二1507应力在线设备现场分布示意图
2.2安装技术要点
详细安装技术要点，参见表1。
表1大隆矿东二1507工作面应力在线系统安装技术要点
序号传感器类型传感器型号安装技术要点安装位置
1数字压力计YHY60W(B)运顺工作面第1#液压支架安装1台，
以后每7架安1台，共25台。
楼顶钢筋如何防锈与综采支架大柱高压胶管连接，每7架安装一
台，分别安装在1#、8#、15#、22#支架，共计25台。
4钻孔应力传感器GZY60W（A）两顺上帮施工，钻孔：孔径42mm，（深
孔12m，浅孔8m为一组，孔间距小于
1m）。开孔位置距巷道底板1～1.5m。
超前工作面200m内安设，运顺7组、回顺7组，
每组间距30m，运、回顺第一组均安设在距工作
面20m位置。运、回顺具体安装位置分别是距工
作面20m、50m、80m、110m、140m、170m、200m。
5监测子站
回顺4台，运顺4台，分别距工作面开切眼35m
处安设第1台，以后每60m安设1台，安装位置
在距工作面35m、95m、155m、215m。
回顺3台，运顺3台，分别距工作面开切眼65m
处安设第1台，以后每60m安设1台，安装位置
分别在距工作面65m、125m、185m。
安装在运顺距离工作面10～20m位置。
安装运、回顺距离最后1台设备10～20m位置。435-10频段
180S
4401频段
180S
与监测电缆连接
与监测电缆连接
2围岩移动传感器GUW240W 工作面两顺顶板施工钻孔，孔径28～35mm，孔长6m。
3锚杆应力传感器GMY30W 顶板安装，锚杆外漏长度150～
200mm；传感器初始值在10～20MPa
之间。（可借用现有锚杆索安装）
··
43
2.3在线监测预警指标的设定
安装工程竣工时应力在线监测预警指标，设定结果详见表2。
地磁指数预报
表2应力在线监测预警指标
3监测系统运行情况
大隆矿东二1507应力在线系统，自2019年11月2日正式上传数据，至2020年1月7日统计钻孔应力传感器深测点最大应力值10.8MPa，浅测点最大应力值9.3MPa，均未超过监测预警指标。数字压力计、锚杆应力传感器、围岩应力传感器均无发生报警。
随着KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统运行时间的渐长，其功能不断被深入了解和熟悉，问题及改进办法应运而生。
（1）实现了实时监测工作面液压支架工作阻力。分区监测工作面内液压支架工作阻力随工作面回采的变化规律，确定工作面合理的初次来压及周期来压步距，为评价工作面支架支护效果、支架对该类顶板的适定性以及顶板来压规律提供分析依据。
（2）实现了实时监测工作面两顺槽的围岩动力状态。一是在顺槽内主要通过围岩移动传感器（顶板离层仪）监测巷道顶板离层层位、离层量，用于判断顶板破坏范围，对巷道稳定性进行识别，对巷道现有支护进行评价。二是受采动影响原岩应力平衡遭到破坏，应力重新分布，开采范围和采掘空间状态随生产推进而不断变化，顶板重复受到工程扰动。通过对工作面顺槽重点区域设置顶底板移近量动
态报警仪，对巷道顶底板移近量进行在线观测，揭示顶板沉降变形等特征，确定动态破坏时空关系，实现采场动压的实时监测预警。三是通过监测锚杆（索）受力大小与分布，可比较全面地了解锚杆（索）的工作状况，判断锚杆（索）是否发生屈服和破断，评价巷道围岩的稳定性和安全性，以及锚杆（索）支护是否合理，并根据监测数据提出对支护设计修改的建议。四是在工作面回采过程中，对工作面前方未回采区域会有应力集中影响区，应力集中程度、距离等直接影响着超前支护的强度和距离。在工作面实体煤柱内主要通过设置钻孔应力传感器监测回采期间的支承压力和煤体应力，确定应力演化特征及围岩动态破坏范围，得到工作面推采过程中受采动影响下侧向支承压力的分布特征及采动扰动影响范围，实现冲击地压危险区和危险程度实时监测预警。顺槽内辅助安装钻孔形变液位传感器，监测巷道围岩蠕变情况，开展煤层钻孔形变与钻孔应力联合监测，能显著提高冲击地压预警准确性。
无线报警系统
（3）问题及改进办法。一是工作面大型电器设备会对无线传输的监测系统信号传输有一定影响，建议监测系统构件的安设远离大型电器设备；二是信号传输子站为有线设备，要注意和加强子站缆线的管理。4结语
安装与运行实践表明，KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统具有安装施工方便、运行效率高、技术较成熟等优点，尤其在不影响综采工作面的日常生产的条件下，就能够有效地监测工作面围岩应力变化，具有现实意义。
大隆矿东二1507综采工作面采用KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，提前预测预报工作面冲击危险，为实现安全回采提供了重要保障。
测点预警级别预警值（MPa）
浅孔黄预警≥10红预警≥12
深孔黄预警≥12
红预警≥15
作者简介：田旭（1991-），男，助理工程师。2009年毕
业于辽宁石油化工大学安全技术管理专业，现任大隆矿
两防办科员。：155****6767。
··44
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议