基于新型监测技术沿空留巷回采工作面来压规律研究

基于新型监测技术沿空留巷回采工作面来压规律研究

张磊

（徐矿集团平凉新安煤业有限责任公司，甘肃 平凉）

摘要：玉华煤业1404综采工作面作为沿空留巷回采工作面，为了对沿空留巷回采工作面液压支架压力变化规律进行实时监测与分析，因此该工作面引进安装一套YHY60矿用本安型压力检测仪对工作面支架工作阻力进行连续监测，数据分析工作面支架受力实时变化情况、支架初撑力以及工作面周期来压规律。经过使用分析，YHY60矿用本安型压力检测仪技术性能稳定，数据采集高效快捷，采用无线传输数据，对工作面液压支架受力情况能够实时准确监测预警，为工作面安全生产提供了准确可靠数据支撑。

关键词：综采工作面；沿空留巷；工作阻力；周期来压；无线传输

Based on the new monitoring technology of gob-side entry retaining mining face to study the law of pressure,

xia Guorui, Zhu Fengxiang

(Jiangsu Xukuang Energy Co. , Ltd. , Zhangji Branch Anze Yuhua Project Department, Shanxi, Linfen)

abstract: the 1404 fully mechanized coal face of Yuhua coal industry as gob-side entry retaining mining face, in order to real-time monitor and analyze the pressure variation of hydraulic support in gob-side entry retaining mining face, therefore, a set of YHY60 mine intrinsic safety pressure detector is introduced and installed in the working face to continuously monitor the working resistance of the support, data analysis of real-time changes in the face support stress, support initial load and the face cycle to press the law. By using analysis, YHY60 mine intrinsic-safe pressure detector technology performance is stable, data collection is efficient and fast, using wireless data transmission, the working face of hydraulic support can be real-time and accurate monitoring and early warning, it provides accurate and reliable data support for safe production of working face.

Key words: fully mechanized face; gob-side entry retaining; working resistance; periodic pressure; wireless transmission

随着矿井开采活动的不断进行，回采工作面受周边采掘活动的影响的频率越发频繁，工作面来压规律越来越复杂，为了分析工作面来压规律，为工作面支护设计提供可靠的理论依据。传统的液压支架压力检测技术是采用数显普通压力表，需要安排专人进行读数记录，不仅程序繁琐而且记录的数据不连贯，不能准确反映出液压支架立柱的受力变化情况，对工作面来压规律的分析也不准确。采用YHY60矿用本安型压力检测仪能够实时监测液压支架立柱的受力变化情况，而且数据收集方便快捷，对工作面来压规律进行准确的分析，为工作面支架选型和支护设计提供可靠的理论依据。

1 工程背景

山西安泽玉华煤业1404综采工作面布置在在四采区1#煤层中，水平标高+748m，工作面倾向240m，走向670m。该工作面布置在四采区中部，东邻井田边界线，西邻轨道北巷，南邻2405采空区，北邻1403采空区。煤层厚度1.0m～1.5m，平均煤厚1.3m，煤层结构简单，煤层倾角3°～6°，平均4°。煤层顶板为砂岩，平均厚度4.38m，直接顶为砂岩，平均厚度2.42m，伪顶砂质泥岩，平均厚度1.31m，直接底为泥岩，厚度2.99m。1404工作面平面图和剖面图如图一、图二所示。

图一  1404工作面平面布置图

图二  1404工作面剖面示意图

由图一、图二可见，1404综采工作面为沿空留巷工作面，北邻1#煤1403采空区，南邻2#煤2405采空区，工作面来压规律受两侧采空区影响较大。为了实时监测工作面液压支架状态及工作面来压变化规律，有必要对工作面支架受力情况进行实时监测。

2  新型检测设备工作原理

1404综采工作面YHY60矿用本安型压力检测仪将综采支架高压腔内的液压,通过高压油管传递给压力应变电桥,应变电桥将压力转换为模拟电压量,经信号处理电路转换为数字量,获取当前液压支架压力大小。RS485在线传输通过红外传输标定零点量程,分机号码,采集间隔时间,报警上下线通过R485信号分站连接,实时响应分站命令,上传数据。通过红外传输标定零点量程,分机号码,采集间隔时间,报警上下线,启动分机,定时采集数据,用手持式CH2型采集仪通过红外方式采集监测仪存储的数据，数据采集完毕后然后传输到地面电脑，分析支架实时受力变化情况。

图三  YHY60矿用本安型压力检测仪连接方式

采集到的数据通过连接电脑专用综采支架压力数据分析系统，可以直观显示工作面液压支架受力情况，模拟分析工作面初撑力合格率以及工作面液压支架受力变化曲线。

图四  CH2型矿用本安型数据采集仪

3  监测方案

1404工作面支架共计安装了161架液压支架，根据工作面支架数量共均匀布置16个观测站，每个观测站安设一台YHY60矿用本安型压力检测仪，分别对应：10#架-1号分机、20#架-2号分机、30#架-3号分机……140#架-14号分机、150#架-15号分机、160#架-16号分机，压力传感头左右接口采用φ10mm液压胶管与液压支架左右立柱阀块接口进行连接，实时显示存储立柱的受力情况。

4  数据采集分析

技术人员定期携带CH2型矿用本安型数据采集仪收集数据，收集到的数据通过数据线传输到电脑综采支架压力数据分析系统以后，可以根据需要收集分析任意时间节点工作面支架受力情况（如图五所示），工作面2023年3月1日的液压支架受力情况可以直接导出，导出的数据绘制液压支架受力变化曲线（如图六所示），通过变化曲线可以直观的反映出液压支架的受力变化情况，通过变化曲线可以看出1404工作面与3月1日、3月24日工作阻力出现增大现象，其中3月1日工作面推了251.1m，3月24日工作面推了300.8m，结合以往数据以及工作面其他矿压观测分析，综合得出该工作面平均周期来压步距为50m。

图五  1404工作面液压支架受力统计表

图六  1404工作面液压支架受力变化曲线图

同时可以统计时间段液压支架压力分布情况，通过汇总2023年3月1日至4月1日的支架压力数据，可以生成1404工作面综采分析直方图（如图七所示）。通过直方图，可以直观的显示一个月内工作面液压支架受力大小分布情况，根据图七所示，1404工作面3月份工作面压力值15MPa-35MPa之间的为53％，提示工作面支护质量
一般，需要加强工作面支护。

图七  1404工作面液压支架受力统计直方图

五、结论

（1）新型监测技术YHY60矿用本安型蓝牙压力计(系统)通过无线传输自组网,能够实时显示和监测液压支架压力值,数据采集方便,传输速率快。

(2)通过新型监测技术能够确定各采煤循环的初撑力和工作阻力,通过支架受力变化曲线确定工作面液压支架工作阻力的分布情况,从而确定工作面周期来压情况。

(3)能够实时显示工作面支架受力情况，分析液压支架受力范围以及大小的分布图，监测工作面顶板支护情况，根据直方图统计情况                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    确保工作面顶板支护安全。 

作者简介：张磊(1986-),男，江苏沛县人，工程师，20152年毕业于中国矿大采矿工程专业，2023年10月至今任徐矿集团平凉新安煤业有限责任公司副总经理。

参考文献(References)：

[1] 朱建平,章贵军,刘晓葳.大数据时代下数据分析理念的辨析[J].统计研究,2014,31(2):10-19.

[2] 彭宇,庞景月,刘大同,等.大数据:内涵、技术体系与展望[J].电子测量与仪器学报,2015,29(4):469-482.

[3] 温国惠,张军,朱建平,等.中厚较薄煤层综采工作面总体配套及液压支架设计研究[J].煤炭科技,2020,41(5):50-53

[4] 张文龙.厚泥岩顶板沿空工作面来压步距分析[J].煤矿现代 化,2019(5):136-138,141 

[5] 白亚腾,孙彦景,孙建光,等.基于无线传感器网络的液压支架压力监测系统设计[J].煤炭科学技术,2014,42(12):84-88

[6]于健浩,李高建,李岩,等.“双软”煤层工作面矿压显现规律及 (11):7-11,23