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煤矿顶板矿压监测技术研究

摘要：煤矿开采环境具有复杂多变性，对于回采作业的矿区危险性因素更多，

煤矿直接顶的整体安全性是综采工作面维护的重点内容，它又受到老顶的影响，

一般来说，控制好回采工作面就相当于控制了老顶的活动规律，使矿压监测数据

更加精确。顶板来压监测是监测预防顶板支护效果和预防岩石离层、冒顶事故发

生的重要手段，为确保矿井的安全生产，了解掌握顶板矿压监测方法和手段是很

关键的，为此本文主要阐述顶板监测项目、办法、相关规定、数据分析等内容，

对矿压监测技术做研究。

关键词：煤矿；顶板；矿压监测技术

引言

综合机械化放顶煤开采方法促进了特厚煤层坚硬顶板工作面的快速高效生产，

但同时也造成特厚煤层综放工作面的强矿压显现情况，将会产生采空区悬顶面积

大、难以垮落等情况，一旦大面积的采空区悬顶垮落又会造成工作面大面积来压，

可能导致液压支架压死、工作面飓风等矿压危害，造成难以挽回的生命财产损失。

因此，必须加强对特厚煤层坚硬顶板综放工作面矿压监测，掌握工作面矿压显现

规律，为该类矿井实现安全高效生产提供理论依据。

1顶板矿压观测概述

煤矿顶板压力的观测与分析是实现矿井生产科学管理必不可少的基础工作，

近年来受到煤矿企业的重视，顶板的压力显现及其控制方法研究是对顶板支护设

计、合理选择支护形式及支架类型、加强顶板管理、保证安全性的重要工作。

2监测预警技术的研究

2.1采面及回采巷道监测要点

现阶段预测采场围岩来压成灾的主要监测内容包括采面液压支架的初撑力及

工作阻力、回采巷道的顶板下沉量以及锚杆索的受力状态等。（1）矿压显现状

态监测。通过在液压支架上安装应力感应器实施监测目的，随工作面不断推进，

采集该过程中产生的矿山压力变化数据，继而对液压支架的工作阻力参数进行拟

态分析研究，从而得出工作面回采过程中的顶板上覆岩层的压力显现规律，为采

场顶板支护及支架的选型提供了可靠的理论基础。（2）顶板离层动态监测。通

过在工作面的两条顺槽顶板安置离层仪达到监测要求，采集工作面推进过程中顶

板的位移数据，可与其他监测数据共同分析，确定采场顶板的运移状态。（3）

锚杆（索）应力在线监测。基于安装在回采巷道顶板及两帮的锚杆锚索上的应力

传感器，可实时监控顶板动态及支架支护效果，并分析巷道支护参数的合理性。

在采场围岩稳定性方面，除了对上述要点进行主要监测以外，在煤壁片帮、直接

顶强度，采高等方面也会进行辅助监测，以达到对采场的全方位布控，实时掌握

各部动态。

2.2矿山压力监测预警技术

基于在现场安装的应力应变感应器，位移计等监测设备，对上传实时数据进

行解析处理，从而针对相应的监测方案确定传感数据的阈值或安全临界指标，以

实现对矿压灾害的监测和预警。（1）支架载荷异常预警。通过上传的支架初次

来压及周期来压阶段的支架工作阻力，分析其应力变化趋势达到预警目的。当支

架的工作阻力低于初撑力、阻力变化波动骤升且频繁或者工作阻力高于额定阻力，

均会触发支架异常预警。（2）顶板离层动态预警。通过数据分析及工程实践经

验确定回采巷道的顶板下沉阈值和变速率，当下沉量超过预设阈值时，触发预警

系统，释放异常位移信号。（3）锚杆索受压异常预警。基于锚杆锚索上安装的

应变传感器传输数据，分析变化趋势，设定范围阀值。超出该范围，预警系统报

警，应力异常信号释放。

3煤矿顶板矿压监测技术管理

3.1综采工作面现场矿压观测主要内容

勘探工作者做综采工作面现场矿压观测时首先应布置压力检测仪器，通常在

护巷煤柱的上下通风口处的预留位置处。压力检测仪器需具备预测、监测和报警

等基础功能，可以对被监测区域的煤壁、巷道顶层所承载压力进行监测，从而得

出顶底移近量、煤壁片帮、超前巷道的破坏情况、两帮位移量、工作面顶板的维

护情况、活柱下缩量等方面的监测信息。勘探工作人员必须对这些信息数据进行

观察和记录。当监测仪器监测到压力峰值达到最高临界点时，会通过数据连接端

出发报警发出响声通知现场管理人员和开采人员要及时撤离采矿区危险区域。

3.2矿压观测仪器的管理使用

①矿压观测仪器根据量程、数量、测量用途等不同而具有不同的型号和名称，

如对液压支架工作面阻力与工作状态进行定量表述的是综采工作面压力计，它的

两个接头要分别与液压支架的前、后柱进液阀相接，1台综采工作面数字压力计

需要10架液压支架来配对。②定量表述顶板稳定度的顶板离层监测仪和顶板动

态仪，顶板离层监测仪需要以间距50m的标准在风、机巷锚网支护巷道