顶板动态监测系统的研发

我国多半矿井均存在顶板安全隐患,为了切实有效地防范现场冒顶事故,通过大量已有事故分析、现场情况调研,设计了一种通过采集井下煤体（岩体）内部应力、支架工作阻力、支架倾角等参数对矿井支护实现动态监测的顶板监测系统。应用表明:该系统反应迅速、准确、误报率低,能实时有效地预测顶板危害,有效降低了矿井冒顶事故的发生。     

Stress state and caving danger of the roof in bolt supporting roadway

The start point of this text is the bottleneck problem of bolt supporting coal entry that is security problem of bolt supporting roof, we divide one entry into some sections with different stress, simulate stress field of wall rock and rockbolt solidified at different sections used umbrella disperse soft UDEC（universal distinct element code）, we educe that the stress level of wallrock and bolt solidified is higher in roof fall risk section, and roof rockbolt load can reflect this rule clearly, that offer an important guideline in monitoring entry roof fall risk.     

复合型顶板冒顶机理分析及预防措施

在采煤工作面顶板管理中 ,复合顶板的管理难度较大 ,尤其是在初放期间 ,易发生大面积的冒顶事故。文中分析了朱庄煤矿 36 16工作面冒顶事故的发生机理 ,总结概括出复合型顶板工作面回采必须采取的安全措施     

锚杆锚索支护巷道层状顶板变形特征及离层监测研究

从分析层状顶板离层特征和顶板离层观测的原理入手,结合现场观测结果,认为两基点离层指示仪的深浅基点应分别设置在与巷道顶板锚索锚杆上端头同一水平位置;各类回采巷道在经受工作面采动影响时,安设深基点的顶板岩层都将产生位移,因此,对锚杆锚索支护巷道进行顶板离层观测的同时,还必须开展巷道顶板下沉量观测,只有把这2种观测结果结合起来,才能准确和客观地评价巷道锚杆锚索支护效果以及巷道的稳定性。在全面分析研究不同顶板岩层赋存条件下锚杆锚索支护巷道的变形与离层的基础上,得到了各类巷道顶板离层的临界值。     

π型钢梁在破碎易冒落顶板中的应用

鹤岗矿务局南山煤矿在破碎易冒落顶板中 ,铰接顶梁与π型钢梁配套使用 ,不仅解决了顶板易发生的抽漏冒顶事故 ,而且满足了分层开采各分层顶板支护的要求     

复合顶板下采煤的顶板控制与实践

通过对复合顶板的岩性特征、变形破坏机理及冒顶事故特点的分析,系统地提出了后所煤矿C4煤层的开采方法及复合顶板控制措施。实践应用表明,C4煤层复合顶板得到了有效的控制,解决了复合顶板条件下回采工作面的顶板控制问题。     

工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位,是困扰煤矿安全生产的主要难题。笔者开展了顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析,结果表明:我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因:片帮冒顶多发生于松软煤岩体,采煤方法不合理及管理不当的工作面;顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致;大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治,建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构,即采用微震监测系统监测远场顶板活动,采用矿压监测系统监测近场顶板运动,采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化,通过监测数据系统分析,动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况,实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系,在工作面开采前确定合理采煤方法,合理工作面布置方式,科学开采参数及优化设备选型配套,这是防治顶板灾害的核心技术;在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术,进而实现工作面顶板灾害防治。     

黄山铜镍矿30#矿体开采过程中地表开裂及上覆采空区顶板冒落规律研究

黄山铜镍矿30~#矿体开采过程中,上覆采空区顶板易大范围冒落并贯通地表。为掌握地表开裂及上覆采空区顶板冒落规律,建立并优化微震监测系统对其进行有效监测。分析可知,2019年5—6月地表附近微震事件出现3次突增现象,顶板破裂范围逐渐减少。微震事件有向32~#塌陷区及其东部发展趋势,地表与顶板之间有逐渐贯通趋势。基于微震事件分析地表岩体应力特征,为矿山的安全生产提供了技术保障。     

微震监测自然崩落法开采过程中顶板冒落规律应用研究

微震监测技术是上覆岩层冒落规律监测的重要手段。采用微震监测系统,对普朗铜矿自然崩落法开采过程中顶板冒落规律进行实时监测和预报。在充分结合普朗铜矿开采条件下,进行微震监测系统台网布置优化,确定该矿首采区微震监测要求的最佳监测系统配置方案;总结分析微震活动的时空演化特征,并对复杂地质构造影响下岩体破裂范围进行圈定,进而识别发生顶板大范围冒落的前兆信息及潜在危险区。     

巷道顶板蝶叶塑性区穿透致冒机理与控制方法

针对高偏应力环境下层状顶板巷道冒顶事故频发、支护困难等问题,采用理论分析、数值模拟、现场探测和现场工程试验等综合研究方法,揭示了层状顶板巷道蝶叶塑性区的分布规律,阐明了蝶叶塑性区穿透分布致使巷道冒顶的力学机制,结果表明：蝶叶塑性区具有隔层穿透发育的特征,未发生塑性破坏岩层的存在不能阻断蝶叶塑性区在软弱岩层形成;顶板蝶叶塑性区穿透分布伴有强烈的变形压力,使软弱岩层塑性区下位未发生塑性破坏岩层受到持续巨大的“挤压”载荷,致使其发生断裂破坏,是巷道存在冒顶隐患的内在原因。据此提出了防止此类巷道冒顶的关键在于维护塑性区围岩稳定,需锚杆(索)长度大于塑性区边界,且具备可承受大变形而不破断的能力。基于以上研究,对神东保德矿81306二号回风巷进行了支护补强设计和试验,试验结果表明该支护对策能够有效维持巷道顶板稳定。     

Analysis of mechanism of shock bump due to roof fall

According to the characteristics of the shock bump due to roof fall, a simple mechanics model has been established by applying the catastrophic theory and the law of energy conservation. The author suggests that the shock bump may be induced by the sudden energy release in the roof falling after underground mineral extractions, and through the systematic analysis of actual examples on site, the empirical formulae for the roof falling and energy release are derived, which would provide a new way for the study of the origin and mechanism of mine tremor due to fallen-in roof structure. It is of a great importance to enrich the shock bump theory and production safety in mine.     

基于ZigBee的煤矿巷道顶板位移监测系统的设计

基于ZigBee的煤矿巷道顶板位移监测系统以CC2530和STM32为核心器件,集信息的采集、传递、处理为一体,具有良好的可扩充性。各个节点将采集的数据通过无线网络传送给分站,再经以太网传送到上位机进行显示,快速灵活的实现了数据的采集与通信,从而对煤矿巷道顶板位移进行准确、实时、有效地监测。     

多通道远程实时地压监测系统在地下开采中的应用

结合地下采矿工程地压监测的需要,根据矿山的地压活动特点,研究地压监测系统的结构组成,对硬件系统、软件系统、网络系统进行研究与设计。通过实时连续数据信息采集和位移变化分析,依靠网络传输技术,得出矿山的地压活动特点及空区的稳定性情况,实现矿山地压活动实时监测预警,为采矿的安全、经济和高效提供保障。     

黄山铜镍矿采空区顶板冒落规律研究

黄山铜镍矿30#矿体开采过程中存在采空区与32#矿体采空区贯通并塌至地表的安全隐患。为掌握30#矿体开采过程中采空区顶板冒落规律,基于微震监测技术,进行台网布置优化和波速校正,形成符合该矿山实际需求的在线监测系统。分析微震事件时空演化规律,观察微震事件异常变化,圈定微震事件空间分布范围,得出顶板冒落规律。微震事件有向32#塌陷区不断发展的趋势,现场显现与观测结果相一致,为后续隐患治理提供基础。     

基于WaveMesh网络与STM32的煤矿顶板离层监测系统设计

针对传统煤矿顶板离层监测系统维护困难、安装不便、灵活性低等缺点,以及当前无线监测系统存在信号传输不稳定、功耗高、使用周期短等问题,设计以WaveMesh协议为无线通信网络和以STM32单片机为主控芯片的顶板离层监测系统;系统采用主、从站结构,从站与离层仪相接,负责位移数据采集;主站则负责数据存储及通过光纤与井上通讯,利用WaveMesh低功耗无线自组网网络实现主、从站间的数据传输。现场实际应用结果表明,该系统信号传输稳定、运行可靠且功耗低,能够满足井下长时间工作要求。     

采动煤体渗透率示踪监测及演化规律

以潞安矿区五阳煤矿7601工作面为观测现场,利用自主研发的采动煤体渗透率实时监测系统现场实测了采动条件下煤体渗透率的变化情况.通过对监测结果的分析,认为在采动过程中煤体渗透率的变化主要经历了缓慢增加-突然下降-突然增加3个阶段,产生这一现象的原因是：在采动条件下,煤体分别经历了弹性变形-塑性变形-卸载膨胀3个过程,在不同阶段煤体的属性发生了很大变化,使其渗透率随之发生改变.     

撞楔法支护在平硐冒顶段施工中的应用

介绍了在老平硐恢复过程中撞楔法在冒顶段施工中的应用情况。实践证明,该方法能有效地应用于类似地段,并取得显著的经济效益,为其他类似工程提供有益的参考。     

尾矿库实时监测管理系统信息技术研究及应用

尾矿库是矿业领域的重大危险源之一,如何运用现代信息技术辅助加强尾矿库的安全监管工作,已成为矿业工程的重要研究课题。本文针对尾矿库具体监测要素进行了剖析,就物联网等信息技术应用于尾矿库的实时监测管理展开研究和阐述,并结合应用实践提出了解决建议和措施,旨在推动尾矿库安全管理的信息化进程。     

矿山深部开采试验采场地压监测技术研究

某矿深部开采过程中面临着较大的地压灾害问题,为确保下部矿体安全高效的回采,对试验采场采用垂直束状深孔爆破方式进行回采,并对回采过程中的岩体应力和变形情况进行监测分析。数据分析结果有助于进一步掌握开采过程中的地压活动规律,为深部矿体安全高效开采设计提供依据。     

煤层巷道冒顶机理与预警方法

顶板灾害是我国煤矿各类灾害中发生频率最高和死亡人数最多的灾害,当前绝大多数顶板灾害事故发生在巷道,尤其是受采动影响的煤层巷道。在分析巷道冒顶事故与围岩体环境之间关系基础上,将煤层巷道冒顶分为围岩主导型和应力主导型两大类型,揭示了裂隙危岩坠落、松散岩体冒落、弱黏结复合顶板垮落、大变形巷道蝶叶型冒顶等煤层巷道冒顶的机理与成因;在此基础上,提出了巷道冒顶隐患分阶段多层次的全时预警方法与机制,即设计阶段的冒顶隐患远期风险评价、巷道掘进施工阶段的随钻预估、服务周期内的长时临界预警,开发了岩层结构随钻探测仪、顶板多点位移监控器、锚杆锚索工况监测报警仪等用于长时和临界预警的仪器设备,形成的煤层巷道冒顶机理和预警方法与仪器设备将为顶板事故预报预防提供理论支撑和技术保障。