顶板离层观测操作规范.doc

朔州 中煤矿业有限公司 顶顶 板板 离离 层层 监监 测测 操操 作作 规规 范范 二二 一一 年九月年九月 目目 录录 第一章第一章 总则总则 1 1 第二章第二章 顶板离层监测的原理及仪器顶板离层监测的原理及仪器 2 2 第三章第三章 测站布置测站布置 4 4 第四章第四章 顶板离层仪安装及观测记录顶板离层仪安装及观测记录 5 5 第五章第五章 数据处理和分析数据处理和分析 7 7 附附 录录 1010 附一 顶板离层仪牌板附一 顶板离层仪牌板 1010 附二 顶板离层监测记录表附二 顶板离层监测记录表 1010 附三 顶板离层监测记录呈报表附三 顶板离层监测记录呈报表 1111 附四 顶板离层监测附四 顶板离层监测 巷道失稳预报表巷道失稳预报表 1212 朔州中煤矿业有限公司 第一章 总 则 1 第一章第一章 总总 则则 第第 1 条条 制定本规范的宗旨是规范各煤矿煤巷 半煤岩巷顶 板离层观测 提高顶板离层监测水平 有效预测巷道顶板事故 确保巷道施工 使用安全 第第 2 条条 锚杆支护巷道围岩活动具有隐蔽性 巷道顶板离层 下沉 冒落等破坏失稳一般没有明显的预兆 不易被人们察觉 其危害性较为严重 故采用锚杆支护的煤巷 半煤岩巷都应该进 行日常巷道矿压与顶板离层监测 第第 3 条条 监测目的是方便井下人员随时观测巷道围岩活动情 况 发现异常及时采取措施 保证安全生产 同时通过监测也可 以获得围岩稳定状况的信息 为修改 完善支护设计提供依据 第第 4 条条 本规范是根据 煤矿安全规程 相关规定 参考国 家标准 巷道矿山压力显现观测方法 MT T878 2000 和相关书 籍 煤巷锚杆支护 煤矿巷道锚杆支护技术 矿压的监测与 研究 结合国内外巷道矿压监测的相关技术资料而制定的 第第 5 条条 本规范未涉及的技术问题或未详细展开项目 应按 国家 行业主管部门和中国中煤能源集团公司有关规范及规定执 行 第第 6 条条 本规范为顶板离层监测的一般性规定 各煤矿可依 据该规范制定本单位的顶板离层监测管理办法 第第 7 条条 本规范适用于朔州中煤矿业有限公司所属各煤矿煤 巷 半煤岩巷顶板离层监测 解释权归朔州中煤矿业有限公司 朔州中煤矿业有限公司 第二章 顶板离层监测的原理及仪器 2 第二章第二章 顶板离层监测的原理及仪器顶板离层监测的原理及仪器 第第 8 条条 狭义的顶板离层是指岩层中各分层层面间的相对分 离量 广义顶板离层指顶板岩层中一点与其正上方一定深度岩层 中某点的相对位移量 实际顶板离层监测中指广义顶板离层 一 般将其划分为锚杆锚固范围内离层和锚固范围外离层 第第 9 条条 顶板离层监测通过安装顶板离层指示仪来实现的 该仪器一般有两个测量基点 一个基点固定在深部稳定岩层上 深基点 另一个基点固定在与锚杆端部深度相同的围岩上 浅 基点 通过测量两个基点与顶板表面相对位移的变化可获得顶板 总离层值 以及相对于深基点的锚固范围之外的离层值与相对于 浅基点锚固范围内的离层值 锚固范围内离层 锚固范围外离层 总离层 锚杆 浅基点 深基点 图图 1 顶板离层监测原理图顶板离层监测原理图 第第 10 条条 顶板离层量日常观测主要是依靠顶板离层量危险临 界值来判断顶板是否有垮落的危险 顶板离层临界值是指巷道在 正常使用情况下所允许的顶板离层的范围 第第 11 条条 离层临界值因地质条件 采动影响等因素不同而异 朔州中煤矿业有限公司 第二章 顶板离层监测的原理及仪器 3 各矿应根据本矿条件 经过试验研究确定具体条件下的顶板离层临界 值 第第 12 条条 顶板离层量的临界值都有两个 即锚杆锚固范围内 临界值 锚固范围外临界值 前者可根据锚杆有效伸长量来确定 但实际中临界值一般远小于锚杆有效伸长量 后者可通过理论计 算或实际观测确定 实际观测指巷道顶板发生垮落现象时 取此 处顶板离层量作为预报危险的临界值 如果在所观测巷道中没有 顶板垮现象发生同时也无类比经验参数时 则可根据经验预设一 个量值较小的离层量作为准临界值 并在观测过程中逐步修正 第第 13 条条 顶板离层仪一般由孔内固定器 位移传递装置和孔 口测读装置 3 部分构成 国内外的顶板离层监测仪可以分为两类 一类是结构较为简单的纯机械式顶板离层指示仪 另一类是借助 电器元件以声光两种方式报警的顶板离层报警仪 机械式顶板离 层仪以其价格低 简单 易用被广泛使用 常见的机械式顶板离 层仪有两种 如图 2 所示 朔州中煤矿业有限公司 第三章 测站布置 4 a 竖管式 竖管式 b 横管式 横管式 图图 2 机械式顶板离层仪机械式顶板离层仪 如图 2 a 所示离层仪的测读装置为两个垂直度不锈钢管 在重力作用下自然下垂 当顶板发生离层时 管 1 2 与顶板表面 发生相对位移 管 2 与浅基点相连 其刻度变化表示锚固范围内 的顶板离层量 管 1 与深基点相连 其刻度变化表示锚固范围外 的顶板离层量 总离层量为二者之和 如图 2 b 所示离层仪的测读装置为带有两个游标的水平刻 度管 游标与弹簧相连 自然状态下总是分别向两侧零位移动 当顶板发生离层时 与深基点相连的游标 1 向右移动 其刻度变 化显示顶板总离层值 与浅基点相连的游标 2 向左移动 其刻度 变化显示锚固范围内的离层值 锚固范围外离层值为二者之差 第三章第三章 测站布置测站布置 第第 14 条条 地质生产条件单一的巷道 测站间距为 50m 5m 第第 15 条条 一条巷道中 当地质生产条件差异明显地段的长度 大于 20m 时 该段巷道内至少应增设 1 个测站 第第 16 条条 断层及围岩破碎带 顶板淋水 应力集中区 交岔 点 硐室等特殊条件下的巷道处需另增设测站 第第 17 条条 在测站内 顶板离层仪布置在巷道宽度中间 交岔 点顶板离层安设位置为其交中 深基点应固定在锚杆上方稳定岩 层内 300mm 以上 无稳定岩层时 深基点在顶板中的深度 原则 上深基点固定在锚索端部深度相同的位置 深基点线长不足达到 朔州中煤矿业有限公司 第四章 顶板离层仪安装及观测记录 5 锚索长度时 一般不低于巷道跨度的 1 5 倍 一般在 5 6m 外 浅基点固定在锚杆端部深度相同的位置 切眼离层仪按设位置 原则上按在主副切眼的正中 上下交中各一套外 其它按间距 30m 5m 布置 若主切眼施工过程中 发现顶板压力显现明显时 主切眼施工时 离层仪按到主切眼正中 副切眼刷大时重新按设 顶板离层仪 安设位置为主副切眼中 第第 18 条条 顶板离层指示仪应按规定间隔紧跟掘进工作面及时 安设 以便监视顶板变形的全过程 其滞后距离距迎头不超过 60 米 第四章第四章 顶板离层仪安装及观测记录顶板离层仪安装及观测记录 第第 19 条条 在巷道顶板垂直岩面打一个钻孔 钻孔直径 28mm 根据实际购买的产品不同进行调整 钻孔长度为设计的 深基点长度 第第 20 条条 安装顶板离层仪 首先将带有较长不锈钢钢丝的孔 内固定装置 深基点 用安装杆推到设计位置 抽回安装管 再 将另一个带有较短不锈钢钢丝的孔内固定装置推到锚杆端部的位 置 将两根不锈钢钢丝与孔口测读装置相连 如果孔口过大 则 在孔壁垫上木板片 使孔口测读装置能够牢固地固定在孔口 第第 21 条条 安装固定测绳时 测绳要拉紧 并且固定牢固 原 则上巷道高度超过 3 0m 时 深 浅基点初始读数为零 巷道高度 低于 3 0m 时 深 浅基点初始读数可大于零 朔州中煤矿业有限公司 第四章 顶板离层仪安装及观测记录 6 第第 22 条条 顶板离层指示仪安装后即可测读顶板离层值 孔口 测读装置上一般贴有荧光材料 用 3 种不同颜色表示顶板离层的 范围及所处的状态 蓝色表示安全 黄色表示警告 红色表示危 险 每种颜色长度一般为 50mm 具体根据购买的产品而定 安 装时 深 浅垂直不锈钢管均是按蓝色在最上面 红色在最下面 且两根管子均处于自由垂落状态 不得与支护材料或支护物体相 接触 第第 23 条条 离层仪安设后 立即进行观测 做好记录 并将测 读结果记录好 并整理登记到记录台帐上 观测记录实行现场记 录牌 记录本 记录台帐三对口制度 第第 24 条条 观测频率原则上由测量值的变化速度确定 见表 1 在实际操作中一般距掘进工作面 50m 以内每天观测一次 100m 以内每周一次 距回采工作面 100m 以内 每天观测一次 其他情况不少于每周观测一次 离层明显时按以下观测频率执行 表表 1 观测频率观测频率 位移变化速度 mm d观测频率 51 次 d 1 51 次 2d 11 2 次 14d 第第 25 条条 设置顶板离层仪管理牌板 牌板内容包括测站编号 设站日期 深部初始和本次观测值 浅部初始和本次观测值 离 朔州中煤矿业有限公司 第五章 数据处理和分析 7 层值 观测日期 测站位置 距巷道开口距离 观测人员 见附 录一 第第 26 条条 观测前应先检查测站是否完好 有效 若测站已损 坏失效 应立即修复或补设测站 并在记录中注明 第第 27 条条 观测时 应使用专用记录表逐项填写实测数据 当 怀疑数据有误时 应检查顶板离层仪是否安装正确 若离层仪完 好 安装正确 则应重新观测并如实填写观测数据 不得随意修 改 编造数据 第第 28 条条 所有原始记录表单必须保留备份 第五章第五章 数据处理和分析数据处理和分析 第第 29 条条 日常的顶板离层观测由施工队组执行 监测数据按 测站编号记录 记录样表见附录二 原始记录表由施工队组自存 第第 30 条条 施工队组每次观测后以表单形式向生产技术部上报 观测数据 报表样表见附三 顶板离层监测记录呈报表 原 始报表由生产技术部保存 第第 31 条条 生产技术部指定专人负责定期对 数据进行统计处理 当顶板离层值累计超过临界值 或位移速度突变时 应及时向矿分 管领导汇报 以便及时制定和实施应急措施 汇报样表见附 四 顶板离层监测 巷道失稳预报表 原始汇报表由生产技术 部保存 朔州中煤矿业有限公司 第五章 数据处理和分析 8 第第 32 条条 各施工队组发现顶板离层量或位移速度超过临界值 或位移速度突变时 应首先采取打点柱 架设单体棚等临时支护 措施 及时控制巷道变形 并尽快采取增加锚索 锚索桁架 架 设工字钢棚等措施进行加强支护 第第 33 条条 当巷道出现明显失稳征兆时 如掉渣 顶板有响声 淋水量突然增大等 施工单位应立即停止巷道内所有工作 撤出 人员 立即对失稳段巷道进行临时支护 确保巷道失稳已得到有 效控制后方可恢复生产 并尽快使用永久支护替换临时支护 第第 34 条条 当某项掘进或回采工程结束后 生产技术部对顶板 离层观测数据进行统计处理 选取重点观测断面或有代表性的观 测断面的数据绘制顶板离层与时间的关系曲线 一是掘进与稳定 阶段的巷道顶板离层与围岩暴露时间的关系曲线 二是巷道受采 动影响时 受影响范围内的数据按离层量与测站距回采工作面水 平距离的关系曲线 例如图 3 所示 对于多个测站的数据处理可 采用数理统计的方法 通过回归分析得到离层值与时间或距离的 回归方程 并画出相应曲线 例如图 3 c 为通过回归分析得到 离层值与暴露时间的回归关系数学表达式 并画出关系曲线 锚固范围内离层值 浅基点 与暴露时间的回归方程 y 0 002x2 0 589x 1 845 R 0 964 锚固范围外离层值与暴露时间的回归方程 y 0 000 x2 0 119x 2 852 R 0 806 总离层值 深基点 与暴露时间的回归方程 y 0 002x2 0 708x 4 698 R 0 961 朔州中煤矿业有限公司 第五章 数据处理和分析 9 0 10 20 30 40 50 60 020406080100120140 掘后时间 d 位移 mm 浅基点2 5m深基点5m离层值 a 顶板离层与围岩暴露时间的关系曲线 顶板离层与围岩暴露时间的关系曲线 b 顶板离层与工作面距离的关系曲线 顶板离层与工作面距离的关系曲线 c 顶板离层与时间的回归曲线 顶板离层与时间的回归曲线 图图 3 顶板离层曲线顶板离层曲线 第第 35 条条 通过对顶板离层观测数据的分析得出巷道矿压显现 规律 编写观测报告 为类似条件巷道支护设计和维护提供依据 对巷道内明显异常的顶板离层监测数据应具体分析 对于锚杆锚 朔州中煤矿业有限公司 附 录 10 固范围内的离层 可加大支护密度或提高锚杆锚固力 锚杆锚固 范围外的离层 可增加锚杆长度 或安设锚索 或金属支架加强 支护 朔州中煤矿业有限公司 附 录 11 附附 录录 附一 顶板离层仪牌板附一 顶板离层仪牌板 测站编号 观测日期 项目初始读数 mm 本次读数 mm 位移量 mm 深基点 浅基点 离层值 设站时间 测站位置 观测人 附二 顶板离层监测记录表附二 顶板离层监测记录表 观测日期 年 月 日 队组名称 巷道名称 观 测 人 初始值 mm 观测值 mm 离层值 mm 测站编 号 测站位置 距开口距 离 m 深部浅部深部浅部累计 备注 朔州中煤矿业有限公司 附 录 12 附三 顶板离层监测记录呈报表附三 顶板离层监测记录呈报表 巷道名称 观测日期 年 月 日 巷道进尺 m 第 页 观测队组 观 测 人 技术负责人 送交部门 送交日期 年 月 日 签 收 初始观测值 mm 上次观测值 mm 本次观测值 mm 离层量 mm 测站 编号 测站 位置 m 设站日期 深部浅部 上次观测 日期 深部浅部深部浅部本次累计 相对位 移速度 mm d 备 注 朔州中煤矿业有限公司 附 录 13 注 相对位移速度指最近两次观测期间的日平均顶板位移量 即本次位移量除以观测间隔天数 审核 制表 日期 朔州中煤矿业有限公