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巷道表面位移观测技术的创新性研究.doc

巷道表面位移观测技术的创新性研究

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2017-12-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《巷道表面位移观测技术的创新性研究doc》,可适用于高等教育领域

巷道表面位移观测技术的创新性研究BatchDocWord文档批量处理工具巷道表面位移观测技术的创新性研究张源周长冰刘渝贺中海中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州()Email:izhycumteducn摘要:巷道表面位移是最基本的巷道矿压观测内容常用十字交叉法进行测量。目前十字交叉法是进行巷道表面位移观测最为简便的方法之一。但是实际应用发现十字交叉法测量巷道表面位移仍然费时耗力当机电设备运行到测面位置时两帮移近量无法测量高瓦斯矿井风速很大时测量困难测量误差很大甚至无法测量测量时阻碍巷道通行影响生产测点工程线容易被损。以上问题限制了十字交叉法的应用给巷道表面位移观测带来了困难一定程度上给矿井安全生产带来了隐患。论文介绍了一种用于测量巷道表面位移的测绳并论述了一种新型的巷道表面位移测量方法其避免了巷道中点的确定具有连续测量、方便快捷、省时省力等优点很好地解决了十字交叉法所存在的问题。关键词:矿压观测巷道表面位移十字布点法测绳中图分类号:TD引言在采煤工作面向前推进的过程中回采巷道围岩在工作面超前支撑压力的影响下要发生变形和位移其中巷道的表面位移是在工作面采动影响下巷道围岩发生的最为直观的变形它综合反映了应力、应变、温度以及各种生产要素等耦合后对巷道围岩的影响使其成为十字交叉法是进行最基本的巷道矿压观测内容受到越来越多的采矿工作者的重视。目前巷道表面位移观测最为简便常用的方法之一。但是实际应用发现十字交叉法测量巷道表面位移仍然费时耗力当顺槽内设备运行到测面位置时两帮移近量无法测量高瓦斯矿井风速很大时测量困难测量误差很大甚至无法测量测量时阻碍巷道通行影响生产测点容易被损。以上问题限制了十字交叉法的应用给巷道表面位移观测带来了困难一定程度上给矿井安全生产带来了隐患。论文介绍了一种用于测量巷道表面位移的测绳并论述了一种新型的巷道表面位移测量方法其避免了巷道中点的确定具有连续测量、方便快捷、省时省力等优点很好地解决了十字交叉法所存在的问题。巷道表面位移常用的观测方法巷道表面位移作为矿压观测的重要内容之一它综合反映了应力、应变、温度以及各种生产要素等因素耦合后对巷道围岩的影响也是巷道围岩发生的最为直观的变形。因此巷道表面位移观测作为最基本的矿压观测项目受到越来越多的采矿技术工作者的重视。综合现有的巷道表面位移观测方法其大致包含以下几个方面:()观测项目及仪器。观测项目包括顶底板相对移近量、两帮相对移近量、顶板下沉量、底臌量和上下帮位移等。巷道表面位移的任何观测方法至少要获得顶底板相对移近量和两帮相对移近量巷道围岩比较复杂的情况下或者为了研究地质或生产条件对其中某一项的影响时还需要观测其他几项观测仪器归纳起来主要有尺类(测枪、测杆、测尺、收敛仪)、声波、光学等。考虑到井下巷道环境的复杂性和观测成本现场主要使用尺类特BatchDocWord文档批量处理工具别是测杆和测尺应用的最为广泛()测站布置。测站布置主要包括测站位置的选取和基点的安设及相应的施工工艺。这些方面近几年都没有什么变化也能够满足矿压观测的需要。其中十字布点法以其原理清晰、施工简单、成本低廉和观测方便等优点成为现场进行巷道表面位移观测常用的基点布设方法。()观测方法和数据处理。根据基点安设方法的不同观测方法也不尽一样而目前常用的十字布点法的观测方法主要是测量顶底板相对移近量和两帮相对移近量特殊情况下还需要获得巷道中心点到四周围岩表面距离的变化量。数据处理主要根据矿压观测的目的进行一般需要获得顶底板相对移近量、两帮相对移近量、顶板下沉量、底臌量和上下帮位移以及他们的移近速度等。十字布点法存在的问题十字布点法主要是指在测面十字布点用工程线确定中点的巷道表面位移观测方法。但是现场应用发现现在常用的十字布点法在井下实际应用时受到很大的限制。主要表现在以下几个方面:)费时耗力。现在常用的十字布点法观测时先观测巷道两帮相对移近量再上梯子(测量顶底板移近量然后放下工程线拉直后分别测量两帮连线和顶底板连线的交点至四面围岩表面的距离。以上过程一般至少需要三个人而且作业时间长观测人员劳动量大巷道底板不平或者底板松软等原因还会给观测人员带来安全隐患。()顺槽设备阻碍观测。这个问题一般发生在运输顺槽内。随着工作面的推进运输顺槽的转载机、破碎机和设备列车等设备也定期地沿工作面推进方向移动。由于现在高产高效矿井井下设备功率大体积庞大往往占用大量的井下空间。当以上设备进入到测面位置时观测困难将显著增加在巷道表面位移观测方面主要表现在两帮的相对移近量和位移无法测量(见图)。大量的现场实测案例也证实出现以上情况时常用的解决办法是观测之前就把基点往上提高常设在巷道腰线以上设备无法阻碍的位置。如果基点已经确定往往是只测顶底板的相对移近量。这两种解决方法都无法保证观测数据的完整性和准确性。()巷道风速大时测量困难。高瓦斯矿井所需风量大巷道内风速大。因此观测时两根工程线被成很大的弧度致使中心点无法确定在使用钢尺作为工具进行测量时钢尺也无法拉直。以上因素使得观测误差增大甚至无法测量。以阳泉集团寺家庄煤矿大采高工作面为例进风顺槽风量mmin先后两次对同一测面的巷道进行表面位移观测两次测量相差mm以上致使几天以内巷道变形无规律可循。()影响生产测点易被损坏。由于观测时拉线比较多观测人员也挤在相对狭小的巷道空间内这些因素影响巷道人员和设备的通行工人携带设备通行时稍不注意就刮断工程线。不测量的时候工程线一般挂在巷道的金属网上因为工程线质轻强度低易被风吹落被损。现场观测发现测点的工程线往往需要多次安设。以上因素严重限制了十字交叉法在巷道表面位移观测的应用使得观测困难或者误差比较大一定程度上给矿井安全生产带来了隐患。现在对巷道表面位移观测的方法比较多但是十字布点法是最简便易行的一个如果能够对现在的十字交叉法进行改进使其适应目前的井下生产现状避免以上的缺点势必会进一步推动矿压观测向更加科学的方向发展。BatchDocWord文档批量处理工具一种新型的巷道表面位移观测工具及相应方法测绳测绳共有三部分组成即弹性自锁挂钩(图A)、内置柔性细钢丝(图B)和包裹钢丝绳的橡胶外壳(图C)。制作时要求钢丝绳的刚度系数要大即抗拉性能要好以防止在巷道表面位移观测时由于受力过大而出现过大的弹性变形导致测量误差增大橡胶外壳要求抗油污的能力要好其表面刻有刻度基本单位为毫米每cm长度内涂有一种颜色共有三种颜色分别为绿、黄、红这三种颜色交替排列。A(b)BC(a)(c)图测绳结构示意图(a)测绳整体示意图(b)测绳局部放大图(c)测绳断面图A测绳弹力自锁挂钩B同轴柔性钢丝C橡皮外包壳观测方法观测准备工作和传统的十字布点法测点安设方法相似测站根据需要布置好后选择围岩相对稳定、巷道表面整齐的地方定为测点在测点的巷道顶底板和两帮分别钻一个深约mm、直径约mm的孔在钻孔中打入木塞。不同的是基准点的安设有一定的差别。传统十字布点法是在木塞上钉上基钉而新型的十字布点法是在顶板上钉入金属圆环钉(图a)在底板和两帮钉入金属弯钩钉(图b)。顶底板和巷道两帮分别拉上工程线确定出O点分别量出O点至顶底板和两帮的距离初始值填入提前制作好的表中(表)随即撤掉工程线(以后不再使用)把测绳挂到巷道顶板圆环钉上(以后不再取下)整理好的测绳放到巷道煤帮的固定地方以防影响巷道通行。(a)(b)图金属圆环钉和弯钩钉

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