煤矿单体支柱工作面支护质量监控

惠庆祝

(七台河市桃山区煤炭生产安全监察管理局，黑龙江 七台河 154600)



煤矿单体支柱工作面支护质量监控

惠庆祝

(七台河市桃山区煤炭生产安全监察管理局，黑龙江 七台河 154600)

在具体工作中，应根据采煤工作面的生产技术和地质条件、观测设备、人力和物力、管理水平等条件，结合监控目的，择优选择一种比较合适的监控方法和监控指标。同时，监控方法和监控指标也应符合工作面具体条件，不应生搬硬套。主要研究了监测内容、监测指标及指标值、专项监测、单体支柱工作面支护质量监测过程。

煤矿；单体支柱；工作面；支护；质量监控

为便于不同生产技术和地质条件的采煤工作面选择合理的监控方法，应对监控方法进行合理分类。监控方法可分为比值法、阻力法、位态法和综合法。工作面支护的监测指标主要有:顶板下沉量、活柱下缩量、支柱初撑力、工作阻力和工作阻力增量、支柱二次注液后活柱伸长量、顶板临界下沉量、顶板下沉速度等。这些监控指标反映了采煤工作面支护质量与顶板动态，合理地组合监控指标便可正确反映支柱刚度、支护系统刚度、支柱工作阻力分布、支柱实际承载能力、支架与围岩相互作用关系、支护状况和顶板动态。

任何一种监控方法都有一定的局限性。只有在条件适宜时，才能获得良好的监控效果，起到加强顶板控制的作用。值得注意的是，针对某一具体条件的工作面，可以选择不同的监控方法。在具体工作中，应根据采煤工作面的生产技术和地质条件、观测设备、人力和物力、管理水平等条件，结合监控目的，择优选择一种比较合适的监控方法和监控指标。同时，监控方法和监控指标也应符合工作面具体条件，不应生搬硬套。

1 监测内容、监测指标及指标值

单体支柱工作面支护质量监测分为日常监测和专项观测。专项观测包括:装面，拆面，初放，工作面上、下端头，特殊地点(地质破坏带、老巷)的观测。上述监测项目在监测内容、指标及指标值方面都不尽相同。

1.1 日常监测

日常监测包括支护参数、顶板状态参数、顶板动态(老顶来压、断裂等)监测。支护参数又分为工作空间基本支护参数与切顶排所增加切顶支柱参数。

前者支护参数有:支柱初撑力、支柱循环末阻力、支柱活柱下缩量和支柱钻底量等。支柱初撑力是单体支柱工作面支护质量监测最重要的指标之一，其指标值既要满足工作面基本支护初撑强度能平衡3倍采高岩重的要求。支柱循环末阻力与活柱下缩量是判断支柱是否失效的指标。如果支柱降阻而活柱又下缩，说明该支柱已失效。支柱钻底量是反映支护系统刚度的一个指标。如果支柱钻底量超过原煤炭部的有关规定，就必须采用穿铁鞋，甚至穿大号铁鞋等措施。后者参数，视不同情况可采用初撑强度(kN/m2)或支护强度( kN/m2)。

对不规则垮落带中没有老顶的工作面，所增加切顶支柱的初撑强度:放顶步距1 m左右时，取75 kN/m2～100 kN/m2；放顶步距2 m左右时，取150 kN/m2～200 kN/m2。对直接顶厚度小于1倍采高、老顶厚度又小于3 m的工作面，在老顶初次来压后，若不采用挑顶1倍采高的措施，可增加切顶支柱(架)的初撑强度，使老顶沿切顶排切断。

对直接顶厚度大于1倍采高或直接顶厚度小于1倍采高但已采取挑顶1倍采高措施的工作面，如果不规则垮落带中有老顶，则切顶排所增加的切顶支柱(架)的支撑强度(按工作阻力计):基本顶1.5 m厚时为600 kN/m2，2.0 m厚时为900 kN/m2，2.5 m厚时为1 200 kN/m2。以此平衡基本顶断块的重量。顶板状态参数有:顶底板移近量、台阶下沉量、端面冒顶高度。这些指标均不应超过相关规定。确定顶底板移近量指标值时，应注意实测的顶底板移近量与实际值的差异，因而要作适当的调整。顶板动态参数主要包括:老顶来压规律和顶板中断层分布情况。必须及时监测顶板断层情况，并准确填写在采矿工程平面图上。当遇到与工作面布置方向平行的断层时，应采取特殊控顶措施。

1.2 专项监测

A.装面。每根支柱都要监测，每根支柱的初撑力都符合要求时，才能投入生产。B.拆面。拆面前，每根支柱都要监测，每根支柱的工作阻力都不低于规定的数值时，才能进行拆面作业。C.初放。直接顶初次垮落时，切顶排所增加的切顶支柱的初撑强度应保证直接顶在切顶线处被切断。增加的初撑强度视直接顶初次垮落步距的不同而有所区别。老顶初次来压时，切顶排所增加的切顶支柱(架)的支护强度(按工作阻力计)应能平衡老顶悬露长度重量的一半，增加的支护强度按老顶初次来压步距的大小而定。D.工作面两端。工作面两端的监测就是对四对八梁支护的监测，主要是监测支柱的初撑力。由于一根长钢梁下三根支柱互相影响，因此，应在三根支柱都支设好后，再测量其初撑力，只要其平均初撑力能符合有关规定即可。应用长钢梁支护的工作面，其初撑力的计算方法也如此。E.特殊地点。当工作面遇到地质破坏带或老巷时，应制定专门的支护措施，同时要对这些地点处的支柱初撑力进行监测，务必使其都符合要求。

在装面、拆面时，必须监测每根支柱的初撑力和工作阻力。初放时，不论是直接顶初次垮落还是老顶初次来压，应每3根支柱监测1根。尽管对付老顶初次来压利用的是支柱的工作阻力，但初撑力也应尽量大些，绝不允许低于有关规定值。特殊地点的支柱也应每3根监测1根，使支柱初撑力不低于规定的要求。工作面两端的四对八梁，每端监测一对即可。日常监测是沿工作面每10 m左右设一条观测线进行监测。对于切顶线新增切顶支柱(架)，在观测线两侧各监测一根即可，务必保证切顶支柱达到规定的初撑力。

2 单体支柱工作面支护质量监测过程

单体支柱工作面支护质量监测过程主要包括观测线的布置、数据的量测及日常监报等。为保证整个回采时期的安全高效生产，须对工作面支护质量实行“全方位、全过程”的监测。因此，除了进行日常监测(包括初放、工作面端头和特殊地点)外，还要加强装面与拆面两个首末阶段的监测。

日常监测: A.测线布置。用于量测工作面的推进距离。B.数据量测。第一，第一排上某测线点支柱的初撑力若不够，则此测线上、下5 m左右范围内的支柱均应检测并补液整改，务必达到规定要求。末前排还要进行切顶支柱工作阻力抽查，一般情况下，只对每一测线上、下方的新增切顶支柱各抽查l根，而在直接顶初次垮落和老顶初次来压期间要对切顶支柱每3根抽查1根，并务必使之达到初撑力要求。第二，向前推进一个月后，平时只需量测各测线的初撑力和末前排支柱阻力，以及对各测线上、下方各抽查一根切顶支柱阻力即可。而在顶板周期来压期间，仍然要对各条测线的活柱高度和采高进行观测，以反映顶板下沉量超限与否、支柱失效率大小等。第三，对于支柱钻底量，对末前排测点支柱的钻底量分别在平时和周期来压期间各统计观测一次，并把抽查结果记录在备注栏中。如底板状况发生改变或对钻底量还有疑虑，可再量测一次。第四，对工作面两端头四对八梁支护，只抽查一对钢梁三根支柱的初撑力，并务必使之平均初撑力达到规定要求。第五，对工作面断层产状要素进行监测，并在备注栏中做好记录，及时填入采矿工程平面图。第六，对端面冒高、台阶下沉等顶板状态参数进行监测和素描，对本班无法解决的问题和隐患要有重点记述。

[1] 胡湘宏.巷道施工技术[M].北京:煤炭工业出版社，2014.

[2] 赵利安.采煤概论[M].徐州:中国矿业大学出版社，2011.

[3] 孟宪臣，李洪，李洪刚.煤矿开采与掘进[M].北京:煤炭工业出版社，2008.

[4] 周英.采煤概论[M].北京:煤炭工业出版社，2006.

[5] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社，2009.

Quality control of coal mine single pillar working face

HUI Qing-zhu

(Coal Production Safety Supervision Administration of Taoshan District, Qitaihe City, Qitaihe 154600, China)

According to the coal production face of the production technology and geological conditions, observation equipment, human and material resources, management level and other conditions, it should choose a more appropriate monitoring method and monitoring indicator combined with the purpose of monitoring. At the same time, monitoring methods and monitoring indicators should also meet the specific conditions of the working face without mechanical application. This paper mainly studied the monitoring content, monitoring indicators and index values, special monitoring and single pillar face support quality monitoring process.

Coal mine; Single pillar; Working face; Support; Quality control

2017-03-05

惠庆祝(1981-)，男，工程师。

TD 323

B

1674-8646(2017)10-0098-02