矿压监测系统搭建方式及技术浅析

颜成龙

（青岛本末岩控技术有限公司，山东 青岛 266000）

在我国经济快速发展的过程中，对于煤炭能资源的需求量也在不断增加，给煤矿企业带来加大的压力。在煤矿生产中，巷道开掘是比较重要的工程，而且通常由于巷道所在地区地质条件较为复杂以及煤炭开采的特点而具有较高的危险性。这就需要在巷道掘进过程中通过科学的支护措施来确保开采空间围岩的稳定性以及掘进作业的安全性。此外，在巷道支护以及掘进作业中还需要按照规定的流程进行矿压监测，分析和总结矿压规律来对空顶作业进行避免来降低巷道掘进中的事故概率。

一、压力监测的主要内容和功能

（一）回采工作面液压支架初始支护力及工作阻力监测

液压支架的初始支承对拉深面直接顶的稳定性和破坏程度，以及初始压力和周期压力有很大的影响。一旦初始支护长时间低于要求值，容易出现压力或顶板现象，带来安全隐患。液压支架的初始支承力一般要求不小于额定工作阻力的80%。

（二）巷道相对位移及工作面顶板动态监测

采用数字收敛仪或地表位移观测点对两组巷道变形进行监测，采用顶板分离仪对采空期顶板不同基准点岩层位移进行监测。通过监测和分析的两个帮派和顶部，可以确定巷道严重变形区域，掌握顶板运动规律，确定巷道的破坏范围，从而认识到巷道的稳定性，分析巷道的支持的合理性，及时预警和治疗可能的顶板事故。

（三）采空区超前支护压力监测

采用钻孔应力仪，可在距巷道煤壁20m处，沿采煤斜向布置不同深度的不同孔内安装钻孔应力仪，对回采工作面前方支护压力进行监测。同时对单体柱的压力变化进行了监测。通过对两者监测数据的分析，可以确定工作面正支护压力、采掘影响下工作面前方高应力集中区、巷道顶板围岩应力集中系数的影响范围。在此基础上，确定了工作面巷道超前支护距离和支护方式，并对冲击压力和顶板落差范围提前采取相应措施。

（四）矿山压力可视化分析与评价

依据前期已经完成矿压理论研究，结合目标煤矿工作面或巷道的地质情况、开采方式等，在相关监测设备监测数据的基础上，对煤矿工作面及巷道矿压规律进行分析，最终给出目标工作面或巷道的矿压规律分析与评价，并应用计算机进行可视化展示。

二、矿压监测系统搭建方式

矿压监测系统的设计应达到经济实用、技术先进、安全可靠、质量优良的要求，设计应遵循以人为本、先进性、可靠性和稳定性、规范性和结构化、可扩充性、易维护性和经济性、实用性和便利性等原则。矿压监测系统主要由综采工作面工作阻力在线监测子系统、巷道顶板离层监测系统、锚网巷道锚杆/锚索支护应力监测系统、矿山压力数据采集与分析系统4个子系统组成。

（一）综采工作面工作阻力在线监测子系统

工作面设计若干架综采支架安装1台压力监测分站，每台压力分站监测1组支架的3个测点，取10架综采支架安装1台压力监测分站来进行示意说明）。压力分站采用一体化设计，集监测、显示、报警、总线接口、传感器于一体。压力分站由16位单片计算机控制，具有数据分析功能，自动显示初撑力、当前工作阻力、最大工作阻力。当压力值超过报警设定值时声、光报警。

（二）巷道顶板离层监测系统

巷道顶板离层监测的主要设备为岩层移动传感器，每个离层传感器配置了2个基点（深基点A、浅基点B），基点的安装深度根据顶板地质条件和选择的支护方式确定。传感器采用组合式设计，方便用户的安装和回收复用。传感器具有数字显示、报警、参数设置、485通讯功能。根据《煤矿安全规程》的要求，结合煤矿的具体顶板地质条件，建议每隔50-100m安装一组测点（传感器），可分段布置。每组测点有2个位移基点。

（三）锚索支护／锚网巷道锚杆应力监测系统

可以选择在工作面巷道及掘进巷道的部分断面安装布置测点进行锚索／锚杆应力监测，测点可与顶板离层测点相邻安装，按100m一组测点布置。一条巷道可布置一台或多台分站。每台分站连接一定数量的离层传感器、孔应力传感器、锚杆传感器。

（四）数据采集与分析

矿压现场观测主要是对工作面超前巷道破坏、顶板维护状况、活柱下沉量、顶底板移近量、两帮位移量以及煤帮片帮等矿压现象进行记录，且对工作面推进度、工作面地质变化情况进行记录和整理。

采用矿压监测系统对支架的工作状态、液压支架工作阻力进行获取准确数据，通过对数据科学的整理、有效全面的分析。

结束语：

综上所述，矿压监测系统运行效果对于煤矿顶板管理工作质量具有直接关联性，基于布设一定数量的监测点，利用科学有效的检测方法采集各种监测项目数据，然后基于数据分析，对于一些可能发生问题的位置，制定相应的预防措施，而已出现问题的区域，及时采取有效方法实施处理，进而提升生产安全性以及提升企业经济效益。