一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法
【专利摘要】一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，通过使用液压支架工作阻力监测装置、泵站开关监测装置和液压支架阻变指标动态监测系统进行预警；液压支架工作阻力监测装置用于将监测到的工作面液压支架工作阻力及对应时间实时记录并存储；泵站开关监测装置用于将监测到的工作面液压支架注入泵压结束的时间进行记录并存储；液压支架阻变指标动态监测系统用于对接收到的数据进行处理分析，将工作面液压支架注入泵压结束时间对应的液压支架工作阻力值标记为液压支架初撑力，并通过阻变指标值的变化来对工作面顶板来压进行预警。本发明不但能够对顶板异常来压准确及时预警，还能够对正常周期来压步距实时精确确定。
【专利说明】-种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预譬方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种工作面顶板来压预警方法，尤其是一种煤矿长壁开采顶板来压液 压支架阻变特征预警方法。
【背景技术】
[0002] 工作面顶板来压是煤矿开采中顶板发生断裂时的矿压特征显现，一般情况下，由 于液压支架的普遍使用，工作面顶板来压对于煤矿生产的危害已经很小，工作面顶板来压 本身不再作为危害处理，而纳入了煤矿生产正常管理范围。但对于特殊矿井而言，工作面顶 板来压依然可能带来严重灾害，造成人员伤亡和设备损坏，因此，依然需要对工作面顶板来 压进行及时准确的预警，该类矿井一般包括中击地压较为严重的矿井，煤与瓦斯突出较为 严重的矿井和基本顶超厚或超硬矿井。但目前预测工作面顶板来压方法主要是两类；（1) 观察法，根据工作面顶板来压前工作面煤壁片帮状况和顶板断裂发出的声响频率等来预判 工作面顶板来压；（2)液压支架工作阻力监测法，通过监测液压支架工作阻力变化来判断 顶板是否来压，实际上该种方法度不属于预测工作面顶板来压，而利用动载系数确定来压 强度的方法，即通过实测来压期间的液压支架工作阻力平均值除W非来压期间支架工作阻 力平均值来确定来压强度，同样属于事后确认。该两类方法均是定性方法，对于一般工作面 顶板来压管理还可W满足要求，但对于特殊要求而言，该种预测完全满足不了要求，反而还 可能造成完全错误的预测。
[0003] 综上所述，目前，现有技术中还没有一种可W及时准确预测工作面顶板来压的预 警方法。
【发明内容】
[0004] 为解决目前特殊矿井工作面顶板来压预警准确性差，实时性差的问题，本发明提 供了一种没看长壁开采工作面顶板来压液压支架阻变特征预警方法。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，通过使用液压支架工作 阻力监测装置、累站开关监测装置和液压支架阻变指标动态监测系统进行预警；所述液压 支架工作阻力监测装置用于将监测到的工作面液压支架工作阻力及对应时间实时记录并 存储，并能够将所存储数据传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统；所述累站开关监 测装置用于将监测到的工作面液压支架注入累压结束的时间进行记录并存储，并能够将所 存储数据传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统；所述液压支架阻变指标动态监测系 统用于对接收到的数据进行处理分析，将工作面液压支架注入累压结束时间对应的液压支 架工作阻力值标记为液压支架初撑力，并通过阻变指标值的变化来对工作面顶板来压进行 预警。
[0007] 所述阻变指标计算公式如下：
[0008] s=W〇+W-巧 〇- At
[0009] 其中，S为阻变指标，t。为液压支架工作阻力达到初撑力时的时刻，A t是液压支架 工作阻力从达到初撑力到不再剧烈变化所经过的时间，根据矿井具体开采条件进行确定， P (t。）和P咕+ A t)分别为t。，V A t时刻对应的液压支架工作阻力。
[0010] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，根据矿井开采实践 统计数据初步确定所述阻变指标的预警值s?，在预警过程中，将监测到的阻变指标值S与 所述预警值s?相比较，如果阻变指标值超过预警值，所述液压支架阻变指标动态监测系统 立即发出瞬时撤离矿井警报。
[0011] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，所述液压支架工作 阻力监测装置包括若干液压支架工作阻力记录仪，每间隔一定数量的液压支架安装一个。
[0012] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，每一个所述液压支 架工作阻力记录仪记录得到的数据单独传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统，并经 单独分析确定若干个所述阻变指标值，选择最大值作为最终阻变指标值。
[0013] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，每一个所述液压支 架工作阻力记录仪记录得到的数据单独传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统，经进 行数值平均后确定出一个阻变指标值。
[0014] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，在所述液压支架工 作阻力达到初撑力后，当监测获得的后一个工作阻力值与前一个工作阻力值差值与后一个 工作阻力值之比小于5 %时，则认定为工作阻力不再剧烈变化。
[0015] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，所述累站开关监测 装置包括一个累站开关记录仪。
[0016] 上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法包括如下步骤：
[0017] (a)将所述液压支架工作阻力监测装置安装于所述工作面液压支架上，对所述液 压支架工作阻力p(t)进行实时监测，将所述累站开关监测装置安装于所述工作面累站与 所述工作面液压支架连接管路上，对所述累站累压进行实时监测，将所述液压支架工作阻 力监测装置和所述累站开关监测装置与所述液压支架阻变指标动态监测系统连接；
[0018] 化）通过所述液压支架阻变指标动态监测系统设定初步阻变指标预警值；
[0019] (C)在所述液压支架移架并接顶后，通过所述累站开关监测装置和所述液压支架 工作阻力监测装置确定所述液压支架工作阻力达到初撑力时的时刻t。和数值p(t。）；
[0020] (d)通过所述液压支架阻变指标动态监测系统计算获得每一次移架产生的阻变指 标值S，并实时与预警值S?进行比较，当S > = s?时，所述液压支架阻变指标动态监测系统 发出瞬时撤离矿井警报。
[0021] 在上述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法中，通过所述液压支架 阻变指标动态监测系统计算获得每一次移架产生的阻变指标值S，并根据所记录的时间绘 制出s-t曲线，当S变化幅度达到50%时，由所述液压支架阻变指标动态监测系统记录综采 工作面开采距离和时间，并对相邻两次记录数据进行分析计算，获得综采工作面周期来压 步距。
[0022] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有W下优点：
[0023] ①本发明提供的一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，由于采 用更能准确反映顶板来压应力特征的阻变指标值来判断顶板来压，并且通过累站开关关闭 来精确液压支架工作阻力达到初撑力时刻依靠来精确确认，达到初撑力后的阻力变化速率 能够被准确获得，进而能实时获取来压状态，因此，本发明能够更为准确、及时的预测顶板 来压，从而能够对异常来压瞬时发出撤离矿井警报，最大程度的保证井下工作人员在顶板 来压时的生命安全。
[0024] ②本发明提供的一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，所需要 的设备仪器仅包括液压支架阻变指标动态监测系统、液压支架工作阻力监测装置和累站开 关监测装置=种，因此，本发明不会给矿井生产增加明显的成本。
[0025] ⑨本发明提供的一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，由于在 预警中准确实时监测了综采工作面每一次顶板来压，并准确计算了周期来压步距，因此，本 发明可W精确判断综采工作面末采期间顶板来压情况，有效防止顶板来压对综采工作面搬 家的不利影响，避免人员伤亡和设备损坏事故的发生，对工作面生产指导意义更大。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一 步地详细描述。
[0027] 实施例一
[002引所述煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，通过使用液压支架工作 阻力监测装置、累站开关监测装置和液压支架阻变指标动态监测系统进行预警；所述液压 支架工作阻力监测装置用于将监测到的工作面液压支架工作阻力及对应时间实时记录并 存储，并能够将所存储数据传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统；所述累站开关监 测装置用于将监测到的工作面液压支架注入累压结束的时间进行记录并存储，并能够将所 存储数据传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统；所述液压支架阻变指标动态监测系 统用于对接收到的数据进行处理分析，将工作面液压支架注入累压结束时间对应的液压支 架工作阻力值标记为液压支架初撑力，并通过阻变指标值的变化来对工作面顶板来压进行 预警。
[0029] 在本实施例中，根据矿井开采实践统计数据初步确定所述阻变指标的预警值S?， 在预警过程中，将监测到的阻变指标值S与所述预警值s?相比较，如果阻变指标值超过预 警值，所述液压支架阻变指标动态监测系统立即发出瞬时撤离矿井警报。
[0030] 在本实施例中，所述液压支架工作阻力监测装置包括若干液压支架工作阻力记录 仪，每间隔一定数量的液压支架安装一个。
[0031] 在本实施例中，每一个所述液压支架工作阻力记录仪记录得到的数据单独传输给 所述液压支架阻变指标动态监测系统，并经单独分析确定若干个所述阻变指标值，选择最 大值作为最终阻变指标值。
[0032] 在本实施例中，在所述液压支架工作阻力达到初撑力后，当监测获得的后一个工 作阻力值与前一个工作阻力值差值与后一个工作阻力值之比小于5%时，则认定为工作阻 力不再剧烈变化。
[0033] 在本实施例中，所述累站开关监测装置包括一个累站开关记录仪。
[0034] 本实施例包括如下步骤；
[0035] (a)将所述液压支架工作阻力监测装置安装于所述工作面液压支架上，对所述液 压支架工作阻力P(t)进行实时监测，将所述累站开关监测装置安装于所述工作面累站与 所述工作面液压支架连接管路上，对所述累站累压进行实时监测，将所述液压支架工作阻 力监测装置和所述累站开关监测装置与所述液压支架阻变指标动态监测系统连接；
[0036] 化）通过所述液压支架阻变指标动态监测系统设定初步阻变指标预警值；
[0037] (C)在所述液压支架移架并接顶后，通过所述累站开关监测装置和所述液压支架 工作阻力监测装置确定所述液压支架工作阻力达到初撑力时的时刻t。和数值P(t。）；
[003引 （d)通过所述液压支架阻变指标动态监测系统计算获得每一次移架产生的阻变指 标值S，并实时与预警值S?进行比较，当S > = S?时，所述液压支架阻变指标动态监测系统 发出瞬时撤离矿井警报。
[0039] 在本实施例中，通过所述液压支架阻变指标动态监测系统计算获得每一次移架产 生的阻变指标值S，并根据所记录的时间绘制出s-t曲线，当S变化幅度超过50%时，由所 述液压支架阻变指标动态监测系统记录综采工作面开采距离和时间，并对相邻两次记录数 据进行分析计算，获得综采工作面周期来压步距。
[0040] 实施例二
[0041] 在本实施例中，每一个所述液压支架工作阻力记录仪记录得到的数据单独传输给 所述液压支架阻变指标动态监测系统，经进行数值平均后确定出一个阻变指标值。
[0042] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可W做出其它不同形式的变化或 变动。该里无需也无法对所有的实施方式予W穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1. 一种煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，其特征在于：通过使用液 压支架工作阻力监测装置、泵站开关监测装置和液压支架阻变指标动态监测系统进行预 警； 所述液压支架工作阻力监测装置用于将监测到的工作面液压支架工作阻力及对应时 间实时记录并存储，并能够将所存储数据传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统； 所述泵站开关监测装置用于将监测到的工作面液压支架注入泵压结束的时间进行记 录并存储，并能够将所存储数据传输给所述液压支架阻变指标动态监测系统； 所述液压支架阻变指标动态监测系统用于对接收到的数据进行处理分析，将工作面液 压支架注入泵压结束时间对应的液压支架工作阻力值标记为液压支架初撑力，并通过阻变 指标值的变化来对工作面顶板来压进行预警。
2. 根据权利要求1所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，其特征 在于：根据矿井开采实践统计数据初步确定所述阻变指标的预警值Sw，在预警过程中，将 监测到的阻变指标值S与所述预警值Sw相比较，如果阻变指标值超过预警值，所述液压支 架阻变指标动态监测系统立即发出瞬时撤离矿井警报。
3. 根据权利要求1或2所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，其 特征在于：所述液压支架工作阻力监测装置包括若干液压支架工作阻力记录仪，每间隔一 定数量的液压支架安装一个。
4. 根据权利要求3所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，其特征 在于：每一个所述液压支架工作阻力记录仪记录得到的数据单独传输给所述液压支架阻变 指标动态监测系统，并经单独分析确定若干个所述阻变指标值，选择最大值作为最终阻变 指标值。
5. 根据权利要求3所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法，其特征 在于：每一个所述液压支架工作阻力记录仪记录得到的数据单独传输给所述液压支架阻变 指标动态监测系统，经进行数值平均后分析确定出一个阻变指标值。
6. 根据权利要求1-5任一所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法， 其特征在于：在所述液压支架工作阻力达到初撑力后，当监测获得的后一个工作阻力值与 前一个工作阻力值差值与后一个工作阻力值之比小于5%时，则认定为工作阻力不再剧烈 变化。
7. 根据权利要求1-6任一所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法， 其特征在于：所述泵站开关监测装置包括一个泵站开关记录仪。
8. 根据权利要求2-7任一所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法， 其特征在于：包括如下步骤： (a) 将所述液压支架工作阻力监测装置安装于所述工作面液压支架上，对所述液压支 架工作阻力P(t)进行实时监测，将所述泵站开关监测装置安装于所述工作面泵站与所述 工作面液压支架连接管路上，对所述泵站泵压进行实时监测，将所述液压支架工作阻力监 测装置和所述泵站开关监测装置与所述液压支架阻变指标动态监测系统连接； (b) 通过所述液压支架阻变指标动态监测系统设定初步阻变指标预警值； (c) 在所述液压支架移架并接顶后，通过所述泵站开关监测装置和所述液压支架工作 阻力监测装置确定所述液压支架工作阻力达到初撑力时的时刻h和数值P(tQ); (d)通过所述液压支架阻变指标动态监测系统计算获得每一次移架产生的阻变指标值 S，并实时与预警值Sw进行比较，S >= sw时，所述液压支架阻变指标动态监测系统发出瞬 时撤离矿井警报。
9.根据权利要求2-8任一所述的煤矿长壁开采顶板来压液压支架阻变特征预警方法， 其特征在于：通过所述液压支架阻变指标动态监测系统计算获得每一次移架产生的阻变指 标值S，并根据所记录的时间绘制出S-t曲线，当S变化幅度超过50%时，由所述液压支架 阻变指标动态监测系统记录综采工作面开采距离和时间，并对相邻两次记录数据进行分析 计算，获得综采工作面周期来压步距。
【文档编号】E21F17/18GK104481590SQ201410654647
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】魏立科, 李宏杰, 张彬, 李文, 毕忠伟, 黎灵, 李少刚, 王寅 申请人:煤炭科学技术研究院有限公司