回采工作面顶板灾害监测及预警技术研究

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1、回采工作面顶板灾害监测及预警技术研究作者余莉摘要：顶板事故是煤矿五大灾害之一，顶板事故是指矿井在开采过程中采掘工作面或已掘的巷道中发生的冒顶、片帮、掉矸等造成的人身伤亡和生产事故，掌握冒顶事故的预兆及其预防措施是煤矿安全生产的重要保证。因此，必须掌握顶板事故发生的原因及征兆，掌握顶板动力变化的监测技术，及时对顶板事故的发生进行预测及预警，以便及时采取相应的措施，降低煤矿顶板事故的发生，保证煤矿的安全生产。关键词：顶板灾害；致灾因素；顶板控制；监测预警为研究顶板灾害致灾因素及防治方法，按照顶板灾害成因将综采工作面顶板灾害分为工作面煤壁处冒顶、工作面

2、出口处的冒顶、地质构造区的局部冒顶、复合顶板下的推垮型冒顶、压垮型冒顶、大面积冒顶；将巷道顶板灾害分为掘进工作面冒顶、巷道交岔处冒顶、构造区巷道冒顶。总结得出了各类顶板灾害的致灾因素主要有煤层倾角、围岩性质、地质构造等自然因素及采煤方法、顶板管理、巷道布置等开采技术因素。提出了顶板灾害防治思路：了解对象、优化设计、监测预警、及时治理，并应用顶板灾害监测系统对顶板实时监测与预警，及时采取加快工作面推进速度，提高支架初撑力措施，有效保障工作面顶板的安全。1我国煤矿顶板事故灾害预测及预警技术的现状煤矿灾害中，顶板事故对矿井的建设、安全生产危害性极大。目

3、前我国煤矿整合力度逐渐加大，顶板控制技术逐渐增强，然而顶板事故并未减少，据国家煤矿安全监察局统计［1］，在“十一五”期间，顶板事故发生起数和死亡人数分别占总事故起数和死亡人数的52.9%和38.1%，均居各类灾害之首。2012年全国煤矿共发生顶板事故366起，死亡459人，分别占全国煤矿事故总起数和死亡人数的47%和33.2%，继续居各类事故之首［2］，因此煤矿安全状况的根本好转，关键还在于如何大幅减少顶板灾害。除了高强度回采工作面增多、对西部矿区煤层矿压特点缺乏了解外，最主要的原因是生产过程中缺少监测或用监测数据预警顶板灾害。我国矿压监测系统或

4、顶板监测系统及成套技术比较成熟，但是普遍存在几个问题：一是采样间隔时间长，仅能满足安全监控系统30S巡检周期的要求，不能及时捕捉顶板及支护体状态；二是没有对监测数据进行深入专业的分析，不能形成顶板灾害预警指标。目前的技术仅仅实现了监测系统的数据采集和通信，由于对矿山压力和顶板活动规律缺乏专业、深入的研究，系统不能实现真正意义上的连续监测，因此不能准确、真实地反映顶板安全状况，更无法进行顶板灾害的预警。本文着重实现矿压数据的自动分析和灾害预警，而研发煤矿顶板灾害监测系统。被测量参量主要包括支架工作阻力、工作面超前支承压力、煤体受力、巷道顶板离层、锚

5、杆锚索受力等，该系统通过传感器采集应力、应变、位移等参数，由监测分站及传输网络传输到地面服务器，通过预设的统计方法和数学模型计算预警指标，结合煤矿工作面开采条件，实现采煤工作面顶板灾害的预警。2工作面顶板灾害类型及致灾因素分析2.1工作面顶板灾害类型随着煤矿开采技术与装备的发展，我国煤矿机械化开采技术得以大面积推广应用，顶板灾害事故逐年减少，百万吨死亡率大幅下降。推广应用综合机械化开采技术是减少顶板灾害事故的重要手段，但对于复合顶板、松软煤层、浅埋煤层、深部开采及坚硬顶板等开采条件，虽然采用综合机械化开采，顶板灾害仍时有发生［3］。根据顶板灾害力

6、源及范围，综采工作面顶板灾害可分为以下6类：urbantrafficstructureintheurbanpublictransportsystem,railtrafficwithafast,largecapacity,lowpollutionandhighefficiency,becomeanindispensablepartofurbantrafficstructure,isthecontradictionbetweensupplyanddemandofthegrowingmetropolis,cities,effectivemeanstom

7、eettheneedsofurbantraffic.Thefollowingtableisarailtransportandothermodesofurbanpassengertransportcapacity,transportationspeedandresourceconsumption,andsoon.Comparisonofurbanpassengertrafficcharacteristicstable5.1-2trafficvolume(human/h)transportspeed(km/people)Roadareaoccupie

8、d(M2/people)scopebike2,00010-153,000shortcar20-5010-20widebus6,000-9