CN108678807B - 一种巷道矿山压力监测预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巷道矿山压力监测预警方法，同时对巷道顶板锚杆锚索受力大小及巷道顶板离层值两项数据进行实时监测，通过结合两项数据进行分析，由两项数据的多个相关指标运算来识别冒顶巷道隐患，评价巷道冒顶隐患级别。通过将顶板离层监测和锚杆锚索受力监测有效地结合起来进行巷道矿山压力监测和预警，大大提高了巷道冒顶预警的可靠性，并能够为巷道支护设计和巷道参数优化提供更准确、更具体地数据。

Description

一种巷道矿山压力监测预警方法

技术领域

本发明属于矿山巷道预警技术领域，具体涉及一种巷道矿山压力监测预警方法。

背景技术

近些年来，我国采矿事业有着飞速的发展，机械化程度和管理水平都逐步提高，但矿井安全问题仍然没有较好地得到解决，其中巷道冒顶事故占有很高的比例，因此对巷道冒顶进行预警和对巷道矿山压力显现情况进行监测至关重要。目前对于巷道矿山压力的监测和预警主要通过单独地进行顶板离层监测或锚杆锚索受力监测两种方法，但是单独地进行顶板离层监测并不能具体了解锚杆和锚索的支护状态，单独地进行锚杆锚索受力监测又不能了解顶板离层情况，两者对于巷道冒顶预警的可靠性都不够理想，也不能较好地了解巷道矿山压力显现情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高巷道冒顶预警可靠性的巷道矿山压力监测预警方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种巷道矿山压力监测预警方法，同时对巷道顶板锚杆锚索受力大小及巷道顶板离层值两项数据进行实时监测，通过结合两项数据进行分析，由两项数据的多个相关指标运算来识别冒顶巷道隐患，评价巷道冒顶隐患级别；具体为当监测数据符合下列任一条件时，即进行报警：

(1)当巷道顶板锚杆或锚索受力高于同一支护断面锚杆或锚索受力或大于锚杆或锚索破断力的80％或小于其20％时，则进行报警，其判别方法下式所示：

或

或P_m＜0.2P_max

式中，P_m为支护断面时锚杆或锚索受力大小，MPa；

为同一支护断面中锚杆或锚索受力算数平均值，MPa，其中∑P为同一支护断面中锚杆或锚索受力之和，MPa，n为该支护断面中锚杆或锚索数量；P_max为锚杆或锚索最大破断力，MPa，σ₁，σ₂分别为岩体与岩石的单轴抗压强度，MPa；

(2)超前支护范围内，采煤机割一刀煤时间长度内，当锚杆或锚索受力最大值与最小值之差与该段时长的比值大于同时段内同一支护断面内锚杆或锚索受力变化率，则进行预警，其判别方法下式所示：

式中，P_max，P_min分别为割一刀煤时长内，锚杆或锚索受力的最大值与最小值，MPa；t₀为采煤机割一刀煤所用时长，s；

为超前支护范围内，相同支护断面内，锚杆或锚索受力大小在时间t₀内的平均变化率，MPa/s；

(3)顶板离层量最大值高于顶板锚索极限伸长量的80％时，则进行预警，其判别方法下式所示：

S_max＞0.8S₀

式中，S_max顶板离层量最大值，mm；S₀为顶板锚索最大伸长量，mm；

(4)超前支护范围内在采煤机割一刀煤时间长度内顶板离层量与相应时长的比值高于采煤机推进超前支护距离时间长度内顶板离层量随时间的变化率，则进行巷道监测预警，其判别方法如下式所示：

式中，ΔS为采煤机割一刀煤时间长度内，顶板离层变化量，mm；l₀/v_t为采煤机推进超前支护距离时所耗时长，其中l₀为超前支护距离，m，v_t为采煤机推进速度，m/s；S₁，S₂分别为采煤机推进超前支护距离时顶板离层起始量与最终量，mm，S₂-S₁为该时间段内离层变化量，mm。

本发明产生的有益效果是：本发明将顶板离层监测和锚杆锚索受力监测有效地结合起来进行巷道矿山压力监测和预警，大大提高了巷道冒顶预警的可靠性，并能够为巷道支护设计和巷道参数优化提供更准确、更具体地数据。

附图说明

图1为本发明中各个监测仪器安装示意图；

图2为本发明巷道矿压预警工作原理示意图；

图3为本发明监测断面布置平面示意图。

附图说明：1为锚索支护力传感器，用于实时监测、收集、传输锚索支护力数据；2为锚杆支护力传感器，用于实时监测、收集、传输锚杆支护力数据；3为顶板离传感器，用于实时监测、收集、传输顶板离层量数据；5为位移传感器，用于监测各层位测点位移量，并将位移量传至离层传感器；4为二次仪表，用于收集汇总处理生成本发明中所需的各个参量，并对其进行判断，进行报警。

具体实施方式

实施例1

如图1－3所示，一种巷道矿山压力监测预警方法，同时对巷道顶板锚杆锚索受力大小及巷道顶板离层值两项数据进行实时监测，通过结合两项数据进行分析，由两项数据的多个相关指标运算来识别冒顶巷道隐患，评价巷道冒顶隐患级别；具体为当监测数据符合下列任一条件时，即进行报警：

(1)当巷道顶板锚杆或锚索受力高于同一支护断面锚杆或锚索受力或大于锚杆或锚索破断力的80％或小于其20％时，则进行报警，其判别方法下式所示：

或

或P_m＜0.2P_max

式中，P_m为支护断面时锚杆或锚索受力大小，MPa；

为同一支护断面中锚杆或锚索受力算数平均值，MPa，其中∑P为同一支护断面中锚杆或锚索受力之和，MPa，n为该支护断面中锚杆或锚索数量；P_max为锚杆或锚索最大破断力，MPa，σ₁，σ₂分别为岩体与岩石的单轴抗压强度，MPa；

(2)超前支护范围内，采煤机割一刀煤时间长度内，当锚杆或锚索受力最大值与最小值之差与该段时长的比值大于同时段内同一支护断面内锚杆或锚索受力变化率，则进行预警，其判别方法下式所示：

式中，P_max，P_min分别为割一刀煤时长内，锚杆或锚索受力的最大值与最小值，MPa；t₀为采煤机割一刀煤所用时长，s；

为超前支护范围内，相同支护断面内，锚杆或锚索受力大小在时间t₀内的平均变化率，MPa/s；

(3)顶板离层量最大值高于顶板锚索极限伸长量的80％时，则进行预警，其判别方法下式所示：

S_max＞0.8S₀

式中，S_max顶板离层量最大值，mm；S₀为顶板锚索最大伸长量，mm；

(4)超前支护范围内在采煤机割一刀煤时间长度内顶板离层量与相应时长的比值高于采煤机推进超前支护距离时间长度内顶板离层量随时间的变化率，则进行巷道监测预警，其判别方法如下式所示：

式中，ΔS为采煤机割一刀煤时间长度内，顶板离层变化量，mm；l₀/v_t为采煤机推进超前支护距离时所耗时长，其中l₀为超前支护距离，m，v_t为采煤机推进速度，m/s；S₁，S₂分别为采煤机推进超前支护距离时顶板离层起始量与最终量，mm，S₂-S₁为该时间段内离层变化量，mm。

Claims (1)

1.一种巷道矿山压力监测预警方法，其特征在于：同时对巷道顶板锚杆锚索受力大小及巷道顶板离层值数据进行实时监测，当符合下列任一条件时，即进行报警：

（1）当巷道顶板锚杆或锚索受力高于同一支护断面锚杆或锚索受力或大于锚杆或锚索破断力的80％或小于其20％时，则进行报警，其判别方法下式所示：

或

或P _m ＜0.2Pmax

式中，P _m 为巷道顶板锚杆或锚索受力大小，MPa；

为同一支护断面中锚杆或锚索受 力算数平均值，MPa，其中∑P为同一支护断面中锚杆或锚索受力之和，MPa，n为该支护断面 中锚杆或锚索数量；Pmax 为锚杆或锚索最大破断力，MPa，σ₁，σ₂ 分别为岩体与岩石的单轴 抗压强度，MPa；

（2）超前支护范围内，采煤机割一刀煤时间长度内，当锚杆或锚索受力最大值与最小值之差与该段时长的比值大于同时段内同一支护断面内锚杆或锚索受力变化率，则进行预警，其判别方法下式所示：

式中，Pmax ，Pmin 分别为割一刀煤时长内，锚杆或锚索受力的最大值与最小值，MPa；t₀ 为采煤机割一刀煤所用时长，s；

为超前支护范围内，相同支护断面内，锚杆或锚索受力 大小在时间t₀内的平均变化率，MPa/s；

（3）顶板离层量最大值高于顶板锚索极限伸长量的80％时，则进行预警，其判别方法下式所示：

Smax ＞0.8S₀

式中，Smax 顶板离层量最大值，mm；S₀ 为顶板锚索最大伸长量，mm；

（4）超前支护范围内在采煤机割一刀煤时间长度内顶板离层量与相应时长的比值高于采煤机推进超前支护距离时间长度内顶板离层量随时间的变化率，则进行巷道监测预警，其判别方法如下式所示：

式中，ΔS为采煤机割一刀煤时间长度内，顶板离层变化量，mm；l₀ /v_t 为采煤机推进超前支护距离时所耗时长，其中l₀ 为超前支护距离，m，v_t为采煤机推进速度，m/s；S₁ ，S₂ 分别为采煤机推进超前支护距离时顶板离层起始量与最终量，mm，S₂ -S₁为该时间段内离层变化量，mm。

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