综采煤矿压力观测技术及分析报告范本

综采煤矿压力观测技术及分析报告范本一、引言煤矿综采工作面的矿山压力观测是保障安全生产、优化支护设计、提升资源回收效率的核心环节。通过对液压支架受力、巷道围岩应力及矿压显现特征的系统观测与分析，可精准掌握顶板来压规律、围岩稳定性演化趋势，为支护参数优化、灾害预警提供科学依据。本报告结合现场实践，从技术原理、观测流程、数据分析及典型案例等维度，构建专业严谨的压力观测与分析范式。二、综采煤矿压力观测技术概述2.1液压支架压力监测技术通过在支架立柱、千斤顶安装压力传感器（如GPD系列），实时采集工作阻力数据，反映顶板载荷传递规律。该技术可精准识别“初撑力不足”“周期来压强度”等关键参数，指导移架时机与支护强度调整，避免顶板事故。2.2巷道围岩应力监测技术采用钻孔应力计（如KY-82型）、表面应变传感器，监测巷道周边岩体应力分布与动态变化。针对冲击地压危险工作面，可结合微震监测，预判应力集中区的能量释放风险，为卸压工程提供依据。2.3矿压显现观测通过人工或自动化装置（如顶板离层仪、激光位移传感器），观测顶板下沉量/速度、煤壁片帮深度、支架变形等宏观现象，定性分析矿压影响范围与破坏程度，辅助验证应力监测数据的可靠性。三、压力观测方法与实施流程3.1观测准备仪器选型：根据观测对象（支架/围岩）选择量程适配、防护等级高的传感器（如支架压力传感器量程0~60MPa，精度±1%FS）；数据采集仪需支持多通道、无线传输（如KJ616型矿用监测系统）。测点布置：工作面测点沿走向每5~10m布置1组（兼顾机头、机尾、中部代表性区域）；巷道测点选在应力集中区（如巷道交叉点、构造带），间距20~30m，钻孔深度需穿透破碎带（一般8~15m）。3.2现场观测实施数据采集频率：工作面正常推进时，早中晚班各采集1次；来压期间（顶板下沉加速、支架压力陡增）加密至每小时1次；巷道围岩应力每周观测2次，变形异常时增至每日1次。工况记录：同步记录推进距离、地质变化（如断层揭露、煤层变厚）、支护调整等信息，为后续分析提供背景支撑。3.3数据记录与整理观测表格设计：包含日期、测点编号、压力值（应力值/下沉量）、工况描述、异常标记等字段（示例见表1）。异常数据处理：对突变数据（如压力骤升/骤降）重复采集3次，排除传感器故障、安装松动等干扰；标记“可疑数据”并备注原因（如顶板垮落、电缆干扰）。四、压力数据分析方法4.1统计分析计算压力均值、峰值、变异系数，绘制“压力-推进距离”曲线，识别来压步距（如周期来压步距15~20m）、峰值强度（如支架工作阻力峰值45~50MPa）；通过箱线图分析数据离散性，判断支护系统稳定性。4.2对比分析区域对比：对比工作面中部与两端的压力差异，分析地质构造（如褶曲、节理发育）对载荷分布的影响（如中部压力高15%~20%，需强化支护）。方案对比：对比不同支护强度（如支架型号ZFY____与ZFY8000）的压力响应，优化支护参数（如将初撑力从25MPa提至30MPa，压力波动减小12%）。4.3数值模拟分析采用FLAC3D、UDEC等软件，输入地质参数（煤层厚度、顶板岩性）、支护方案，模拟不同推进阶段的应力分布。例如，模拟“老顶初次垮落”时的应力集中区，验证现场观测的来压规律，预判后续支护风险。4.4理论分析结合关键层理论（老顶破断规律）、压力拱理论（巷道围岩应力传递），解释压力变化机理。例如，工作面推进至50m时压力骤升，对应老顶初次垮落（理论垮落步距45~55m），需提前加强支护。五、典型案例分析——XX煤矿综采工作面压力观测实践5.1工程背景XX煤矿3#煤层工作面，埋深500m，煤层厚5m，直接顶为砂质泥岩（厚8m），老顶为细砂岩（厚15m），采用大采高综采工艺，初期支架工作阻力频繁超限（≥55MPa）。5.2观测方案实施工作面每10m布置1组支架压力测点，巷道每隔20m布置钻孔应力计（孔深10m）与顶板离层仪。数据采集：正常推进时每日3次，来压期间每小时1次；同步记录煤层厚度变化（局部增厚至6m）。5.3数据分析与优化压力曲线显示，工作面中部压力峰值58MPa（两端48MPa），结合地质资料（中部煤层增厚1m），判断载荷不均。优化支架型号（ZFY____，工作阻力____kN），后续中部压力峰值降至52MPa。巷道应力监测发现，距工作面100m处应力集中系数2.5（正常≤1.8），采取“卸压爆破+锚索补强”（孔深8m，间距5m），应力集中系数降至1.9，巷道变形速率减小60%。5.4应用效果通过压力观测优化支护，工作面顶板事故率降低85%，巷道维修量减少65%，资源回收率提升3%，吨煤成本降低8元。六、常见问题与解决对策6.1数据失真原因：传感器进水、安装松动、电磁干扰。对策：每月校验传感器（精度偏差＞2%时更换）；采用“螺栓+胶结”加固安装；数据采集仪设置滤波算法（如去除＞10Hz的高频干扰）。6.2观测滞后原因：测点布置稀疏、采集频率低。对策：构造带、煤层变厚区加密测点（间距5m）；来压期间采用无线传输（如LoRa技术）实时监测，数据延迟＜10s。6.3分析偏差原因：单一方法分析、地质参数不准确。对策：结合“统计+模拟+理论”多维度分析；补充瞬变电磁勘探（探测富水带），修正模型参数（如将顶板岩性从“细砂岩”调整为“砂质泥岩”，模拟精度提升15%）。七、结论与展望7.1结论综采煤矿压力观测需整合支架监测、围岩应力、矿压显现三类技术，通过“科学布点—精准采集—多维度分析”，可精准掌握矿压规律，为支护优化、灾害预警提供核心依据。7.2展望未来可引入物联网+AI技术，实现压力数据的实时传输、智能诊断（如AI算法自动识别“来压前兆”）；结合数字孪生构建矿井压力动态模型，推动矿压管理向“预测性、智能化”升级。表1综采工作面压力观测记录表日期测点编号压力值（MPa）工况描述异常标记--------------------