一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法
2023-07-22 14:31:16
一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法
【專利摘要】一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，通過使用液壓支架工作阻力監測裝置、泵站開關監測裝置和液壓支架阻變指標動態監測系統進行預警；液壓支架工作阻力監測裝置用於將監測到的工作面液壓支架工作阻力及對應時間實時記錄並存儲；泵站開關監測裝置用於將監測到的工作面液壓支架注入泵壓結束的時間進行記錄並存儲；液壓支架阻變指標動態監測系統用於對接收到的數據進行處理分析，將工作面液壓支架注入泵壓結束時間對應的液壓支架工作阻力值標記為液壓支架初撐力，並通過阻變指標值的變化來對工作面頂板來壓進行預警。本發明不但能夠對頂板異常來壓準確及時預警，還能夠對正常周期來壓步距實時精確確定。
【專利說明】-種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預譬方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種工作面頂板來壓預警方法，尤其是一種煤礦長壁開採頂板來壓液 壓支架阻變特徵預警方法。
【背景技術】
[0002] 工作面頂板來壓是煤礦開採中頂板發生斷裂時的礦壓特徵顯現，一般情況下，由 於液壓支架的普遍使用，工作面頂板來壓對於煤礦生產的危害已經很小，工作面頂板來壓 本身不再作為危害處理，而納入了煤礦生產正常管理範圍。但對於特殊礦井而言，工作面頂 板來壓依然可能帶來嚴重災害，造成人員傷亡和設備損壞，因此，依然需要對工作面頂板來 壓進行及時準確的預警，該類礦井一般包括中擊地壓較為嚴重的礦井，煤與瓦斯突出較為 嚴重的礦井和基本頂超厚或超硬礦井。但目前預測工作面頂板來壓方法主要是兩類；（1) 觀察法，根據工作面頂板來壓前工作面煤壁片幫狀況和頂板斷裂發出的聲響頻率等來預判 工作面頂板來壓；（2)液壓支架工作阻力監測法，通過監測液壓支架工作阻力變化來判斷 頂板是否來壓，實際上該種方法度不屬於預測工作面頂板來壓，而利用動載係數確定來壓 強度的方法，即通過實測來壓期間的液壓支架工作阻力平均值除W非來壓期間支架工作阻 力平均值來確定來壓強度，同樣屬於事後確認。該兩類方法均是定性方法，對於一般工作面 頂板來壓管理還可W滿足要求，但對於特殊要求而言，該種預測完全滿足不了要求，反而還 可能造成完全錯誤的預測。
[0003] 綜上所述，目前，現有技術中還沒有一種可W及時準確預測工作面頂板來壓的預 警方法。
【發明內容】
[0004] 為解決目前特殊礦井工作面頂板來壓預警準確性差，實時性差的問題，本發明提 供了一種沒看長壁開採工作面頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法。
[0005] 本發明採用的技術方案如下：
[0006] 一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，通過使用液壓支架工作 阻力監測裝置、累站開關監測裝置和液壓支架阻變指標動態監測系統進行預警；所述液壓 支架工作阻力監測裝置用於將監測到的工作面液壓支架工作阻力及對應時間實時記錄並 存儲，並能夠將所存儲數據傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統；所述累站開關監 測裝置用於將監測到的工作面液壓支架注入累壓結束的時間進行記錄並存儲，並能夠將所 存儲數據傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統；所述液壓支架阻變指標動態監測系 統用於對接收到的數據進行處理分析，將工作面液壓支架注入累壓結束時間對應的液壓支 架工作阻力值標記為液壓支架初撐力，並通過阻變指標值的變化來對工作面頂板來壓進行 預警。
[0007] 所述阻變指標計算公式如下：
[0008] s=W〇+W-巧 〇- At
[0009] 其中，S為阻變指標，t。為液壓支架工作阻力達到初撐力時的時刻，A t是液壓支架 工作阻力從達到初撐力到不再劇烈變化所經過的時間，根據礦井具體開採條件進行確定， P (t。）和P咕+ A t)分別為t。，V A t時刻對應的液壓支架工作阻力。
[0010] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，根據礦井開採實踐 統計數據初步確定所述阻變指標的預警值s?，在預警過程中，將監測到的阻變指標值S與 所述預警值s?相比較，如果阻變指標值超過預警值，所述液壓支架阻變指標動態監測系統 立即發出瞬時撤離礦井警報。
[0011] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，所述液壓支架工作 阻力監測裝置包括若干液壓支架工作阻力記錄儀，每間隔一定數量的液壓支架安裝一個。
[0012] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，每一個所述液壓支 架工作阻力記錄儀記錄得到的數據單獨傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統，並經 單獨分析確定若干個所述阻變指標值，選擇最大值作為最終阻變指標值。
[0013] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，每一個所述液壓支 架工作阻力記錄儀記錄得到的數據單獨傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統，經進 行數值平均後確定出一個阻變指標值。
[0014] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，在所述液壓支架工 作阻力達到初撐力後，當監測獲得的後一個工作阻力值與前一個工作阻力值差值與後一個 工作阻力值之比小於5 %時，則認定為工作阻力不再劇烈變化。
[0015] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，所述累站開關監測 裝置包括一個累站開關記錄儀。
[0016] 上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法包括如下步驟：
[0017] (a)將所述液壓支架工作阻力監測裝置安裝於所述工作面液壓支架上，對所述液 壓支架工作阻力p(t)進行實時監測，將所述累站開關監測裝置安裝於所述工作面累站與 所述工作面液壓支架連接管路上，對所述累站累壓進行實時監測，將所述液壓支架工作阻 力監測裝置和所述累站開關監測裝置與所述液壓支架阻變指標動態監測系統連接；
[0018] 化）通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統設定初步阻變指標預警值；
[0019] (C)在所述液壓支架移架並接頂後，通過所述累站開關監測裝置和所述液壓支架 工作阻力監測裝置確定所述液壓支架工作阻力達到初撐力時的時刻t。和數值p(t。）；
[0020] (d)通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統計算獲得每一次移架產生的阻變指 標值S，並實時與預警值S?進行比較，當S > = s?時，所述液壓支架阻變指標動態監測系統 發出瞬時撤離礦井警報。
[0021] 在上述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法中，通過所述液壓支架 阻變指標動態監測系統計算獲得每一次移架產生的阻變指標值S，並根據所記錄的時間繪 制出s-t曲線，當S變化幅度達到50%時，由所述液壓支架阻變指標動態監測系統記錄綜採 工作面開採距離和時間，並對相鄰兩次記錄數據進行分析計算，獲得綜採工作面周期來壓 步距。
[0022] 本發明的上述技術方案相比現有技術具有W下優點：
[0023] ①本發明提供的一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，由於採 用更能準確反映頂板來壓應力特徵的阻變指標值來判斷頂板來壓，並且通過累站開關關閉 來精確液壓支架工作阻力達到初撐力時刻依靠來精確確認，達到初撐力後的阻力變化速率 能夠被準確獲得，進而能實時獲取來壓狀態，因此，本發明能夠更為準確、及時的預測頂板 來壓，從而能夠對異常來壓瞬時發出撤離礦井警報，最大程度的保證井下工作人員在頂板 來壓時的生命安全。
[0024] ②本發明提供的一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，所需要 的設備儀器僅包括液壓支架阻變指標動態監測系統、液壓支架工作阻力監測裝置和累站開 關監測裝置=種，因此，本發明不會給礦井生產增加明顯的成本。
[0025] ⑨本發明提供的一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，由於在 預警中準確實時監測了綜採工作面每一次頂板來壓，並準確計算了周期來壓步距，因此，本 發明可W精確判斷綜採工作面末採期間頂板來壓情況，有效防止頂板來壓對綜採工作面搬 家的不利影響，避免人員傷亡和設備損壞事故的發生，對工作面生產指導意義更大。
【具體實施方式】
[0026] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施方式作進一 步地詳細描述。
[0027] 實施例一
[002引所述煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，通過使用液壓支架工作 阻力監測裝置、累站開關監測裝置和液壓支架阻變指標動態監測系統進行預警；所述液壓 支架工作阻力監測裝置用於將監測到的工作面液壓支架工作阻力及對應時間實時記錄並 存儲，並能夠將所存儲數據傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統；所述累站開關監 測裝置用於將監測到的工作面液壓支架注入累壓結束的時間進行記錄並存儲，並能夠將所 存儲數據傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統；所述液壓支架阻變指標動態監測系 統用於對接收到的數據進行處理分析，將工作面液壓支架注入累壓結束時間對應的液壓支 架工作阻力值標記為液壓支架初撐力，並通過阻變指標值的變化來對工作面頂板來壓進行 預警。
[0029] 在本實施例中，根據礦井開採實踐統計數據初步確定所述阻變指標的預警值S?， 在預警過程中，將監測到的阻變指標值S與所述預警值s?相比較，如果阻變指標值超過預 警值，所述液壓支架阻變指標動態監測系統立即發出瞬時撤離礦井警報。
[0030] 在本實施例中，所述液壓支架工作阻力監測裝置包括若干液壓支架工作阻力記錄 儀，每間隔一定數量的液壓支架安裝一個。
[0031] 在本實施例中，每一個所述液壓支架工作阻力記錄儀記錄得到的數據單獨傳輸給 所述液壓支架阻變指標動態監測系統，並經單獨分析確定若干個所述阻變指標值，選擇最 大值作為最終阻變指標值。
[0032] 在本實施例中，在所述液壓支架工作阻力達到初撐力後，當監測獲得的後一個工 作阻力值與前一個工作阻力值差值與後一個工作阻力值之比小於5%時，則認定為工作阻 力不再劇烈變化。
[0033] 在本實施例中，所述累站開關監測裝置包括一個累站開關記錄儀。
[0034] 本實施例包括如下步驟；
[0035] (a)將所述液壓支架工作阻力監測裝置安裝於所述工作面液壓支架上，對所述液 壓支架工作阻力P(t)進行實時監測，將所述累站開關監測裝置安裝於所述工作面累站與 所述工作面液壓支架連接管路上，對所述累站累壓進行實時監測，將所述液壓支架工作阻 力監測裝置和所述累站開關監測裝置與所述液壓支架阻變指標動態監測系統連接；
[0036] 化）通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統設定初步阻變指標預警值；
[0037] (C)在所述液壓支架移架並接頂後，通過所述累站開關監測裝置和所述液壓支架 工作阻力監測裝置確定所述液壓支架工作阻力達到初撐力時的時刻t。和數值P(t。）；
[003引 （d)通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統計算獲得每一次移架產生的阻變指 標值S，並實時與預警值S?進行比較，當S > = S?時，所述液壓支架阻變指標動態監測系統 發出瞬時撤離礦井警報。
[0039] 在本實施例中，通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統計算獲得每一次移架產 生的阻變指標值S，並根據所記錄的時間繪製出s-t曲線，當S變化幅度超過50%時，由所 述液壓支架阻變指標動態監測系統記錄綜採工作面開採距離和時間，並對相鄰兩次記錄數 據進行分析計算，獲得綜採工作面周期來壓步距。
[0040] 實施例二
[0041] 在本實施例中，每一個所述液壓支架工作阻力記錄儀記錄得到的數據單獨傳輸給 所述液壓支架阻變指標動態監測系統，經進行數值平均後確定出一個阻變指標值。
[0042] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對 於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可W做出其它不同形式的變化或 變動。該裡無需也無法對所有的實施方式予W窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1. 一種煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，其特徵在於：通過使用液 壓支架工作阻力監測裝置、泵站開關監測裝置和液壓支架阻變指標動態監測系統進行預 警； 所述液壓支架工作阻力監測裝置用於將監測到的工作面液壓支架工作阻力及對應時 間實時記錄並存儲，並能夠將所存儲數據傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統； 所述泵站開關監測裝置用於將監測到的工作面液壓支架注入泵壓結束的時間進行記 錄並存儲，並能夠將所存儲數據傳輸給所述液壓支架阻變指標動態監測系統； 所述液壓支架阻變指標動態監測系統用於對接收到的數據進行處理分析，將工作面液 壓支架注入泵壓結束時間對應的液壓支架工作阻力值標記為液壓支架初撐力，並通過阻變 指標值的變化來對工作面頂板來壓進行預警。
2. 根據權利要求1所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，其特徵 在於：根據礦井開採實踐統計數據初步確定所述阻變指標的預警值Sw，在預警過程中，將 監測到的阻變指標值S與所述預警值Sw相比較，如果阻變指標值超過預警值，所述液壓支 架阻變指標動態監測系統立即發出瞬時撤離礦井警報。
3. 根據權利要求1或2所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，其 特徵在於：所述液壓支架工作阻力監測裝置包括若干液壓支架工作阻力記錄儀，每間隔一 定數量的液壓支架安裝一個。
4. 根據權利要求3所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，其特徵 在於：每一個所述液壓支架工作阻力記錄儀記錄得到的數據單獨傳輸給所述液壓支架阻變 指標動態監測系統，並經單獨分析確定若干個所述阻變指標值，選擇最大值作為最終阻變 指標值。
5. 根據權利要求3所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法，其特徵 在於：每一個所述液壓支架工作阻力記錄儀記錄得到的數據單獨傳輸給所述液壓支架阻變 指標動態監測系統，經進行數值平均後分析確定出一個阻變指標值。
6. 根據權利要求1-5任一所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法， 其特徵在於：在所述液壓支架工作阻力達到初撐力後，當監測獲得的後一個工作阻力值與 前一個工作阻力值差值與後一個工作阻力值之比小於5%時，則認定為工作阻力不再劇烈 變化。
7. 根據權利要求1-6任一所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法， 其特徵在於：所述泵站開關監測裝置包括一個泵站開關記錄儀。
8. 根據權利要求2-7任一所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法， 其特徵在於：包括如下步驟： (a) 將所述液壓支架工作阻力監測裝置安裝於所述工作面液壓支架上，對所述液壓支 架工作阻力P(t)進行實時監測，將所述泵站開關監測裝置安裝於所述工作面泵站與所述 工作面液壓支架連接管路上，對所述泵站泵壓進行實時監測，將所述液壓支架工作阻力監 測裝置和所述泵站開關監測裝置與所述液壓支架阻變指標動態監測系統連接； (b) 通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統設定初步阻變指標預警值； (c) 在所述液壓支架移架並接頂後，通過所述泵站開關監測裝置和所述液壓支架工作 阻力監測裝置確定所述液壓支架工作阻力達到初撐力時的時刻h和數值P(tQ); (d)通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統計算獲得每一次移架產生的阻變指標值 S，並實時與預警值Sw進行比較，S >= sw時，所述液壓支架阻變指標動態監測系統發出瞬 時撤離礦井警報。
9.根據權利要求2-8任一所述的煤礦長壁開採頂板來壓液壓支架阻變特徵預警方法， 其特徵在於：通過所述液壓支架阻變指標動態監測系統計算獲得每一次移架產生的阻變指 標值S，並根據所記錄的時間繪製出S-t曲線，當S變化幅度超過50%時，由所述液壓支架 阻變指標動態監測系統記錄綜採工作面開採距離和時間，並對相鄰兩次記錄數據進行分析 計算，獲得綜採工作面周期來壓步距。
【文檔編號】E21F17/18GK104481590SQ201410654647
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】魏立科, 李宏傑, 張彬, 李文, 畢忠偉, 黎靈, 李少剛, 王寅 申請人:煤炭科學技術研究院有限公司