工作面初采至末采的矿压观测及相关安全技术措施培训

工作面初采至末采的矿压观测及相关安全技术措施培训CONTENTS目录01矿压观测概述02矿压观测内容与方法03工作面初采矿压观测04工作面中采矿压观测CONTENTS目录05工作面末采矿压观测06矿压数据管理与分析07矿压观测安全管理01矿压观测概述矿压的基本概念

矿压的定义矿压是指在煤矿开采过程中，由于岩石围压力和煤矿开采活动引起的应力集中等因素导致的地下压力的增大。

矿压的形成机理矿压是地下岩体在采动前所承受的压力，当采掘空间形成后，围岩就会重新分布，形成新的平衡状态，这个过程就是矿山压力显现。

矿压的影响因素矿压的形成与岩体的物理性质、地质构造、采矿方法、采掘空间尺寸等因素密切相关。采掘空间越大，矿山压力显现越明显。

矿压的危害矿压过大会导致矿井塌陷、地质灾害、设备损坏等安全隐患，是导致煤矿事故的主要原因之一。矿压观测的目的与意义

掌握矿压显现规律通过对顶底板移近量、支架阻力、活柱下缩量等指标的观测，掌握工作面顶板活动规律、来压步距及强度，为顶板管理提供数据支撑。

保障工作面安全生产实时监测矿压变化，及时预警顶板垮塌、煤壁片帮等风险，如通过顶板离层仪数据异常可提前采取加固措施，预防安全事故发生。

优化支护设计与参数依据观测数据调整支护方式，如综采工作面根据支架阻力观测结果优化初撑力（不小于26MPa），确保支护强度与矿压相匹配。

指导采煤工艺改进结合矿压规律合理控制采高、推进速度，如末采期间通过调整采高至4m并控制截割深度600-850mm，保证工作面稳定推进。矿压观测的发展历程

早期理论探索阶段（20世纪初-中期）该阶段主要形成了压力拱假说、悬臂梁假说等早期矿压理论，为矿压观测奠定了理论基础，主要依靠经验判断和简单工具进行地表及井下宏观现象观察。

规范观测方法起步阶段（20世纪60年代）20世纪60年代初，我国借鉴原苏联"三量"观测方法（顶底板移近量、支架载荷、活柱下缩量），由煤炭科学研究院制定统一观测规范并推广应用，开始系统的矿压数据采集。

统计观测方法引入阶段（20世纪70年代）1975年，我国在阳泉矿务局一矿综采工作面首次应用联邦德国埃森岩石力学矿山支护研究所创立的统计观测法，观测煤壁片帮、顶板破碎度等宏观矿压显现，丰富了矿压观测手段。

现代监测技术发展阶段（近年来）随着科技进步，矿压观测逐渐向自动化、智能化发展，出现了微震监测法、实时在线监测系统等，可实现对顶板离层、锚杆受力、采动应力等多参数的连续动态监测与数据分析。02矿压观测内容与方法采场矿压观测内容顶底板移近量观测采用十字布点法设置测点，观测顶底板及两帮移近量，煤巷、半煤岩巷每50m设1个观测点，综掘距迎头不大于10m，记录数据用于分析围岩稳定性。支架工作阻力观测液压支架安装圆图压力自计仪，24小时连续记录初撑力与工作阻力，单体支柱采用测压压力表，每班至少观测1次，确保支架初撑力达标（如不小于26MPa）。活柱下缩量观测监测支架活柱在控顶区的下缩值，反映顶板压力对支架的压缩程度，配合顶底板移近量分析支护系统适应性，及时调整支护参数。顶板离层观测使用顶板离层仪，深基点进入稳定岩层（与锚索长度一致），浅基点位于煤层（与锚杆长度一致），煤巷、半煤岩巷必须安装，每50m1台，实时监测顶板分层移动。煤壁片帮观测每班专人记录煤壁片帮位置、长度、深度，分析煤壁稳定性，结合矿压数据优化支护密度，如破碎顶板时采取加密支柱或预加固措施。巷道矿压观测内容01顶板离层监测煤巷、半煤岩巷从开门点开始每隔50m安装1台顶板离层仪，深基点进入稳定岩层（与锚索长度一致），浅基点与锚杆长度一致，交叉点等特殊地段增设，监测顶板不同岩层离层情况。02围岩移近量观测在离层仪安装处采用十字布点法，同步观测顶底板移近量和两帮移近量，通过钢钎标记定期测量，掌握巷道顶底板及两帮变形规律。03锚杆锚索受力监测对锚杆、锚索安装测力计，监测其受力情况，了解支护结构承载状态，每周至少观测一次，为支护效果分析和优化提供依据。04巷道表面位移观测在巷道围岩或支架上设置固定观测点，采用人工定期测量，记录巷道断面尺寸变化，分析巷道围岩稳定性，确保满足通风、运输及行人要求。矿压观测方法分类

现场直接观测法通过人工观察工作面及周围岩体的变形情况，包括煤柱变形、压裂和变形速度等指标，以了解矿压变化情况。

浅孔安放煤压仪法在工作面附近预埋浅孔，利用煤压仪测量矿压的大小和分布情况。

深孔测压法在工作面远端钻探深孔，通过深孔观测矿压的动态变化情况。

微震监测法通过监测工作面及周围岩石的微震信号，以判断矿压状态。常用矿压观测仪器设备顶板离层仪用于监测巷道顶板不同岩层的离层情况，深基点需进入稳定岩层，浅基点与锚杆长度一致，是煤巷、半煤岩巷支护监测的必备仪器。压力计包括圆图压力自计仪和测压压力表，前者可对液压支架进行24小时连续自动记录支柱内压力，后者常用于单体液压支柱压力观测。位移计用于测量顶底板移近量、两帮移近量等巷道表面位移，采用“十字”布点法设置观测基点，人工定期观测记录数据。应力传感器可实现对采动应力、锚杆（索）受力等的实时监测，配合数据采集器和监测系统，为矿压预警和分析提供数据支持。03工作面初采矿压观测初采阶段矿压特点应力集中现象显著

工作面初采时，原岩应力平衡被打破，在煤壁前方形成超前支撑压力，应力集中系数可达2-3倍，易导致煤壁片帮和顶板下沉。顶板初次来压强烈

直接顶垮落步距通常为8-20m，老顶初次来压步距可达20-50m，来压时支架载荷骤增，需加强支护强度以抵抗冲击。矿压显现不稳定

初采阶段顶板完整性较好，随采空区扩大，顶板活动逐渐加剧，矿压显现从无到有、由弱变强，需实时监测动态变化。地质构造影响突出

断层、褶皱等地质构造会改变应力分布，使局部矿压异常，如遇断层时，来压步距可能缩短30%-50%，需提前采取加固措施。初采矿压观测方案设计

01观测范围与启动时机工作面推进至距切眼5-7m时启动矿压观测，重点覆盖工作面及两顺槽超前支护区域，同步开展强制预裂放顶施工监测。

02观测内容与核心指标包含顶板离层量（深基点进入稳定岩层，浅基点同锚杆长度）、支架工作阻力（初撑力不小于260KN）、顶底板移近量（日测1次，异常时加密）及煤壁片帮深度记录。

03测站布置规范沿工作面布设上、中、下3个测站，每站含3条测线（相邻3架支架），两顺槽每隔50m安装顶板离层仪，交叉点等特殊区域增设观测点。

04观测方法与频次采用人工观测（测杆、压力表）与仪器监测（圆图压力自计仪）结合，支架阻力每班观测1次，顶板下沉量每日1次，数据实时记录于《顶板来压观测记录本》。初采期间矿压数据采集与分析数据采集内容与方法初采期间主要采集顶底板移近量、支架工作阻力、活柱下缩量等数据。采用测杆或顶板动态仪观测顶板下沉量，液压支架配备圆图压力自计仪记录阻力，单体支柱使用测压压力表读数，数据需在井下及时记录。测站布置原则沿工作面方向设立上部、中部、下部3个测站，中部测站位于工作面正中，上下部测站距回风平巷和运输平巷10-15m。每个测站内设3条测线，布置于相邻3架支架，确保数据代表性。数据处理与分析要点观测数据需整理绘制矿压变化曲线，分析来压步距、强度及支架适应性。重点关注初撑力是否达标（如不小于26MPa），顶底板移近量是否在安全范围，及时发现异常并调整支护参数。异常数据预警机制建立矿压预警指标，当支架阻力超临界值、顶板离层量异常或煤壁片帮深度超标时，立即发布预警，采取加强支护、调整推进速度等措施，防范顶板事故。初采阶段安全技术措施

01工作面完整性维护初采时及时清理煤矸石和建筑垃圾等杂物，维持巷道壁面清洁，确保空间结构完整性和巷道壁面稳定性。

02超前支护与顶板管理加强两顺槽超前支护及工作面前后端顶板管理，加大支护强度和密度，保证巷道高度和宽度满足通风、运输及行人要求。

03强制预裂放顶施工工作面推进5—7m时开始强制预裂放顶，炮眼在工作面安装前打好，由矿方组织按专项施工设计施工，在技术人员现场指导下进行装药和放炮。

04支架操作规范支架工拉架时，降架伸长平衡缸，升架收缩平衡缸，用平衡缸将支架顶梁调平后支撑顶板，保证顶梁与顶板接触严密，升架接顶后多给液3-5秒以达到初撑力。

05有害气体监测由瓦斯检查员作好有害气体检查工作，对可能出现的水及有害气体提前采取防范措施，确保工作面空气质量安全。04工作面中采矿压观测中采阶段矿压特点

矿压显现趋于稳定中采阶段随着工作面持续推进，顶板活动规律逐渐清晰，来压步距相对稳定，一般表现为周期性来压，压力峰值较初采阶段有所降低且波动减小。

顶板离层量增速放缓此阶段顶板已形成相对稳定的结构，离层主要发生在直接顶范围内，离层量增长速度较初采阶段明显放缓，通常每10天观测周期内顶底板移近量控制在较小范围内。

支架受力状态平稳支架工作阻力在额定工作阻力范围内波动，初撑力保持在规定值以上（如不小于26MPa），活柱下缩量稳定，表明支架与围岩相互作用达到动态平衡。

煤壁片帮风险降低随着煤体应力释放趋于稳定，煤壁片帮现象较初采阶段减少，片帮深度多在较小范围内，且主要发生在地质构造变化区域或局部应力集中点。中采矿压观测重点顶板离层监测在煤巷、半煤岩巷每隔50m安装顶板离层仪，深基点进入稳定岩层（与锚索长度一致），浅基点位于煤层（与锚杆长度一致），采用十字布点法观测顶底板及两帮移近量，每10天观测一次，特殊情况增加频次。支架工作阻力观测采用圆图压力自计仪对液压支架工作阻力进行24h连续监测，单体液压支柱使用测压压力表每班观测，确保支架初撑力不小于26MPa，实时记录并分析阻力变化规律。煤壁片帮与巷道变形观测每班专人观测煤壁片帮位置、长度、深度，采用钢尺或激光测距仪测量巷道表面位移，重点监测底鼓、两帮移近量，对观测数据及时整理，绘制变形曲线，判断围岩稳定性。矿压数据实时分析与预警建立矿压观测数据档案，由矿压观测小组定期分析，结合顶板来压步距、支架载荷等参数，设定预警指标，当顶板离层量或巷道移近量超限时，立即发布预警并采取加强支护措施。中采期间矿压规律分析

顶板活动特征中采期间顶板进入周期性来压阶段，来压步距通常为8-15m，来压时支架阻力显著升高，峰值可达初撑力的1.5-2倍，顶板下沉量增速加快，需加强实时监测。

煤壁稳定性规律随工作面推进，煤壁易出现片帮现象，片帮深度多在0.3-0.8m，尤其在顶板来压期间及地质构造带附近更为严重，需采取超前支护或煤壁加固措施。

支架受力分布工作面中部支架受力较大，两端头受力相对较小，呈现"中间高、两端低"的分布特征，支架活柱下缩量一般为50-150mm，需确保支架初撑力不低于260KN。

矿压显现影响因素地质构造（如断层、褶皱）会加剧矿压显现，煤层厚度变化、采高控制及推进速度（建议3-5m/d）对矿压规律有直接影响，需根据实际情况动态调整开采参数。中采阶段安全技术措施矿压实时监测与预警机制采用矿压观测仪器对支架阻力、顶板下沉量等参数实时监测，当观测数据达到预警指标时，立即发布预警信息并启动应急预案，及时采取加强支护等处理措施。支护系统动态维护与加固定期检查支架工作状态，确保支架初撑力符合规定，对出现的断柱、缺柱、迎山角度不够等问题及时处理；根据矿压观测结果，必要时补打锚索、增加支护密度。巷道围岩变形控制措施加强巷道顶板离层和两帮移近量观测，采用“十字”布点法设置观测基点，每周至少观测一次，发现异常变形及时采取锚杆锚索加固、支设抬棚等措施。生产组织与工艺优化保证工作面前后推进度一致，每刀截割深度控制在600mm-850mm，防止运输机上窜下滑；严格执行正规循环作业，避免工作面无故停班，减少矿压异常显现风险。05工作面末采矿压观测末采阶段矿压特点

顶板压力集中风险加剧工作面推进至停采线附近时，煤体逐步减少，顶板悬露面积增大，易形成应力集中区，导致顶板来压强度增加，如某综采工作面末采期间支架阻力较正常回采时提升20%-30%。

煤壁稳定性显著降低受采空区影响，煤壁支承压力叠加，易发生片帮现象。观测数据显示，末采阶段煤壁片帮深度可达0.5-1.0m，需加强护帮支护。

巷道变形量持续增大两顺槽受采动影响加剧，顶底板移近量和两帮移近速度加快，如某工作面末采期间巷道顶底板移近量日均达50-80mm，需加密支护监测频次。

矿压显现周期性变化随着工作面推进，顶板周期来压步距可能缩短，来压强度波动较大。某矿观测显示，末采阶段周期来压步距由正常的8-10m缩短至5-7m，需提前做好支护准备。末采矿压观测方案观测内容与指标主要观测顶底板移近量、支架工作阻力、活柱下缩量、顶板离层量、煤壁片帮情况及巷道表面位移等指标，全面掌握末采期间矿压显现特征。测站布置原则沿工作面走向在机头、机尾及中部各设1个测站，每个测站含3条测线（相邻3架支架）；两顺槽每隔50m安装顶板离层仪，交叉点等特殊地段增设测点。观测方法与频率采用圆图压力自计仪连续监测支架阻力，人工使用测杆每日观测顶底板移近量；矿压观测小组每10天进行一次数据汇总分析，遇顶板破碎等特殊情况加密至每日1次。数据处理与应用观测数据需记录于《顶板来压观测记录本》，绘制矿压变化曲线，分析来压步距与强度，为末采期间支护调整（如加密支柱、补强锚索）提供依据，确保工作面安全推进至停采线。末采期间矿压数据处理与应用

数据整理与分析方法每日收集矿压观测数据，包括支架阻力、顶板下沉量、煤壁片帮深度等，采用统计分析法和趋势图法进行整理。对异常数据进行核实，确保数据准确性，为后续分析提供可靠基础。

矿压显现规律总结根据观测数据，总结末采期间顶板来压步距、来压强度等规律。如某工作面末采期间顶板来压步距平均为8-10m，来压时支架阻力较平时增加30%-50%，为制定支护措施提供依据。

支护效果评估与调整依据矿压数据评估现有支护方案效果，若出现顶板下沉量超过50mm/d、支架活柱下缩量异常等情况，及时调整支护参数，如增加锚索密度或更换大直径支柱，确保支护强度满足要求。

安全预警与决策支持建立矿压预警指标体系，当监测数据达到预警值（如支架阻力超过额定工作阻力的90%）时，立即发出预警并采取加强支护、停止作业等措施。将分析结果反馈至生产调度，指导末采作业安全进行。末采阶段安全技术措施

顶板支护强化措施当工作面距离停采线100m时，对胶带顺槽顶板采用锚索+12号矿工钢加固，锚索间排距800×1000mm，预紧力不小于260KN；工作面支柱柱帽尺寸不小于400mm×120mm×70mm，柱径小于120mm的支柱严禁使用。

采高与推进度控制工作面距停采线20m时开始调整采高，每刀抬底约20cm，确保距停采线13m前采高降至4m；严格控制推进度，每刀截割深度600-650mm，保证正规循环作业，不得无故停班。

挂网与钢丝绳支护工艺距停采线11m开始铺网，1-2刀铺单层网，3-15刀铺双层网，网片压茬200mm，用14#铁丝双环头连接，每米不少于10道；沿工作面铺设φ21.5mm钢丝绳，两端固定在顺槽锚杆上，绳卡间距200mm，搭接长度不小于800mm。

收尾期间顶板管理工作面收尾时需保证三排支柱两仓路，靠采空区一排采用密集支护，并沿真倾斜码10m×2m矸石墩；端头支架拆除前，在进回风顺槽两侧30m打双托棚，工作面端头采用交错托棚，落山侧支打木垛维护顶板。06矿压数据管理与分析矿压数据记录规范

现场原始记录要求观测数据需在井下现场使用专用记录本实时填写，内容包括观测时间、地点、项目及具体数值，字迹清晰无涂改，采用双记录复核制确保数据准确性。

数据填写标准格式统一使用矿压观测专用表格，表头需注明工作面编号、观测日期、班次及观测人；表格内容按"观测点编号-数据值-单位-备注"顺序填写，顶板下沉量单位为mm，支架阻力单位为kN。

异常数据处理流程当观测数据超预警值（如顶板日下沉量＞50mm）时，需立即标注"异常"并记录现场情况，第一时间向矿调度室汇报，同时在备注栏说明初步判断原因及已采取临时措施。

数据归档与保存要求原始记录需每日由技术科专人审核签字，纸质版按月装订存档，保存期不少于3年；电子版数据需同步录入矿压监测系统数据库，定期备份防止数据丢失。矿压数据分析方法数据整理与预处理对采集的矿压数据（如顶底板移近量、支架阻力、活柱下缩量等）进行分类、筛选，剔除异常值，确保数据的真实性和准确性，为后续分析奠定基础。趋势分析与规律总结通过绘制矿压变化曲线（如顶板下沉曲线、支架阻力曲线），分析矿压随工作面推进的变化趋势，总结顶板来压步距、来压强度等矿压显现规律。对比分析与支护效果评估将实际观测数据与设计参数对比，评估支护方案的合理性与有效性，如支架初撑力是否达到260KN等规定值，判断支护系统是否满足矿压控制要求。预警指标建立与应用根据历史数据和矿压规律，设定顶板离层量、巷道移近量等预警临界值，当观测数据接近或超过临界值时，及时发出预警并采取加强支护等应对措施。矿压数据应用实例

支架阻力数据指导支护优化某综采工作面通过监测支架工作阻力，发现初撑力不足260KN的支架占比达15%，及时采取延长供液时间（3-5秒）措施后，支架初撑力达标率提升至98%，顶板下沉量减少40%。顶板离层监测预警冒顶风险某煤巷掘进工作面顶板离层仪显示浅基点日移近量达80mm，超出50mm预警值，立即补打锚索+工字钢联合支护，避免了顶板冒落事故，支护成本降低12%。矿压观测优化末采施工工艺根据矿压观测数据，某工作面将末采期间采高从4.5m调整为4.0m，支柱柱距由0.5m加密至0.4m，配合双排网扣连接（网扣间距200mm），使收尾工程验收合格率从85%提升至100%。应力监测指导煤柱留设参数通过深孔应力监测，某矿确定孤岛工作面煤柱宽度由20m优化为15m，在保证稳定性前提下，多回收煤炭资源约3万吨，采区回采率提高3.2个百分点。07矿压观测安全管理矿压观测人员职责

数据采集与记录负责按规定频次（如人工观测每班至少1次，自动化监测实时采集）对顶底板移近量、支架阻力、活柱下缩量、顶板离层量等矿压参数进行观测，使用规范表格准确记录数据，字迹清晰，不得随意涂改。

现场安全检查观测前检查工作地点顶板、煤壁、支架等安全状况，确认无危险后开展作业；在有直流架线或运输车辆通过的巷道观测时，按规定断电、设警戒；遇放炮作业时，听从指挥躲避至安全地点。

仪器维护与管理下井前检查矿压观测仪器（如测压表、顶板离层仪、位移计）的性能与精度，确保设备完好；使用电钻打观测基孔时严格遵守《电钻工操作规程》；对损坏或异常的仪器及时上报并协助维修。

数据上报与分析每班将观测数据及时、准确上报给矿压观测小组或地测科，对异常数据（如支架