巷道表面位移观测技术的创新性研究

巷道表面位移观测技术的创新性研究 BatchDoc-Word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(2210081) E-mail:izhy2008@cumt.edu.cn 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 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 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 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:TD3 0 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， [1]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 [2-5]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。 1 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: (1)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 [6]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 - 1 - BatchDoc-Word文档批量处理工具 别是测杆和测尺应用的最为广泛; (2)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 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 。 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。 (3)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。 2 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: 1)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。 (2)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 2)。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 [6]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。 (3)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 15104 大采高 3工作面为例，进风顺槽风量 3300 m/min，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 50 mm 以上，致使几天以内巷道变形无规律可循。 (4)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。 - 2 - BatchDoc-Word文档批量处理工具 3 一种新型的巷道表面位移观测工具及相应方法 3.1 测绳 测绳共有三部分组成，即弹性自锁挂钩(图 1A)、内置柔性细钢丝(图 1B)和包裹钢 丝绳的橡胶外壳(图 1C)。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 10cm 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) B C (a) (c) 图 1 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 3.2 观测方法 3.2.1 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 200mm、直径约 40mm 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 2a)，在底 板和两帮钉入金属弯钩钉(图 2b)。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 1)，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。 40 40 60 60 (a)(b) 图 2 金属圆环钉和弯钩钉 - 3 -