煤矿工作面顶板来压判定方法与流程

本发明涉及矿井领域，尤其涉及一种煤矿工作面顶板来压判定方法。

背景技术：

在煤矿等矿井中，工作面推采过后，围岩原有结构受到了破坏，顶板岩层会发生周期性断裂、跨落，即周期来压，往往需要支架对顶板进行支撑，一般采用液压支架，并且在作业过程中，液压支架按照降架—移架—升价的循环顺序进行。现有技术中，对于工作面顶板是否来压主要依赖专业人员经验进行判断，存在时效性差、准确率低、实际指导意义弱的问题，存在安全风险。

因此，需要提出一种新的顶板来压判定方法，能够对矿井中顶板的是否会发生来压进行准确判断且对专业人员依赖性较低，消除矿井作业中存在的安全风险，为煤矿综采工作面工程质量管理提供科学依据。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种煤矿工作面顶板来压判定方法，能够对矿井中顶板的是否会发生来压进行准确判断且对专业人员依赖性较低，消除矿井作业中存在的安全风险，为煤矿综采工作面工程质量管理提供科学依据。

本发明提供的一种煤矿工作面顶板来压判定方法，包括如下步骤：

包括如下步骤：

S1.采集液压支架的工作参数，工作参数包括液压支架的压力值以及压力持续时间，并根据压力值确定液压支架的初撑力和末阻力；

S2.根据液压支架的工作参数计算液压支架的平均工作阻力；

S3.根据液压支架的平均工作阻力以及末阻力判断当前液压支架对应的顶板是否存在来压可能性；

S4.判断工作面划定区域内所有液压支架中，超过设定数量的液压支架在设定时间段内所对应的顶板存在来压可能性，则判定当前工作面顶板来压。

进一步，步骤S1中，根据如下方法确定初撑力：

S11.在上个循环末阻力出现间隔设定的时间t1后，在设定的时间t2内筛查当前循环所检测到的压力；

S12.设定时间t2内，如果具有多个超过额定初撑力的压力值，则将第一个超过额定初撑力的压力值设定为当前循环的初撑力；

设定时间t2内，如果所有检测到的压力值均小于额定初撑力，则继续向设定时间t2后的压力值中筛查，选取第一个大于额定初撑力的压力值为额定初撑力；

设定时间t2内，如果有压力值处于10Mpa至额定工作阻力之间，那么选10Mpa至额定工作阻力之间的最大压力值作为初撑力。

进一步，步骤S1中，根据如下方法确定末阻力值：

在确定当前循环的初撑力值后，如果在某个时间端压力值出现先逐渐增大然后瞬间下降到设定压力值之下，则判定当前时间段的最大压力值为末阻力值。

进一步，步骤S2中，根据如下公式确定平均工作阻力:

P＝(P₁T₁+P₁T₁+…+P_NT_N)/(T₁+T₂+…+T_N)

其中：P为平均工作阻力，P_N为当前循环内第N个压力值；T_N为当前循环内第N各压力值的持续时间。

进一步，步骤S3中，根据如下方法判定液压支架对应的顶板是否来压：

S31.根据如下公式计算顶板来压判据P_t′：

其中：

σ_P为循环末阻力的均方差，n为循环数，P_ti各循环的末阻力,为末阻力的平均值；

如末阻力P>P_t′，则判定该液压支架对应的顶板符合来压判据。

S32.根据如下规则判断区域内液压支架对应的顶板是否来压：

如果单个支架的末阻力超过顶板来压判据标准，判断为此数据符合单支架周期来压判据，并依次计算本区域内所有支架的判据，整合本区域内符合单个支架周期来压判据数据，如果有设定数量以上的液压支架在设定时间T内同时符合来压判据，判断为该区域来压。

本发明的有益效果：本发明的煤矿工作面顶板来压判定方法，能够对矿井中顶板的是否会发生来压进行准确判断，对专业人员依赖性较低，提高判断结果的准确性，而且能够利于根据判断结果做出准确的作业指导措施，从而消除矿井作业中存在的安全风险。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的初撑力、末阻力的特征曲线图。

具体实施方式

图1为本发明的流程图，如图所示，本发明提供的一种煤矿工作面顶板来压判定方法，包括如下步骤：

包括如下步骤：

S1.采集液压支架的工作参数，工作参数包括液压支架的压力值以及压力持续时间，并根据压力值确定液压支架的初撑力和末阻力；

S2.根据液压支架的工作参数计算液压支架的平均工作阻力；

S3.根据液压支架的平均工作阻力以及末阻力判断当前液压支架对应的顶板是否存在来压可能性；

S4.判断工作面划定区域内所有液压支架中，超过设定数量的液压支架在设定时间段内所对应的顶板存在来压可能性，则判定当前工作面顶板来压；设定数量一般为支架总数的1/2；比如在工作面覆盖区域中，如果有10个液压支架，其中，5个液压支架均被判定对应的顶板存在发生来压的可能性，则表明整个工作区域会发生发生来压；判定通过上述方法，能够对矿井中顶板的是否会发生来压进行准确判断，提高判断结果的准确性，而且能够利于根据判断结果做出准确的作业指导措施，从而消除矿井作业中存在的安全风险。

本实施例中，步骤S1中，根据如下方法确定初撑力：

S11.在上个循环末阻力出现间隔设定的时间t1后，在设定的时间t2内筛查当前循环所检测到的压力；

S12.设定时间t2内，如果具有多个超过额定初撑力的压力值，则将第一个超过额定初撑力的压力值设定为当前循环的初撑力；

设定时间t2内，如果所有检测到的压力值均小于额定初撑力，则继续向设定时间t2后的压力值中筛查，选取第一个大于额定初撑力的压力值为额定初撑力；

设定时间t2内，如果有压力值处于10Mpa至额定工作阻力之间，那么选10Mpa至额定工作阻力之间的最大压力值作为初撑力

其中，设定时间t1一般为1分钟，设定时间t2一般为3分钟，设定时间t1和设定时间t2可以根据实际工况进行设定；

步骤S1中，根据如下方法确定末阻力值：

在确定当前循环的初撑力值后，如果在某个时间端压力值出现先逐渐增大然后瞬间下降到设定压力值之下，则判定当前时间段的最大压力值为末阻力值，如图2所示，通过上述方法，能够准确确定一个循环的初撑力以及末阻力，从而利于最终来压的判断。

本实施例中，步骤S2中，根据如下公式确定平均工作阻力:

P＝(P₁T₁+P₁T₁+…+P_NT_N)/(T₁+T₂+…+T_N)

其中：P为平均工作阻力，P_N为当前循环内第N个压力值；T_N为当前循环内第N各压力值的持续时间。

本实施例中，步骤S3中，根据如下方法判定液压支架对应的顶板是否来压：

S31.根据如下公式计算顶板来压判据P_t′：

其中：

σ_P为循环末阻力的均方差，n为循环数，P_ti各循环的末阻力,为末阻力的平均值；

如末阻力P>P_t′，则判定该液压支架对应的顶板符合来压判据。

S32.根据如下规则判断区域内液压支架对应的顶板是否来压：

如果单个支架的末阻力超过顶板来压判据标准，判断为此数据符合单支架周期来压判据，并依次计算本区域内所有支架的判据，整合本区域内符合单个支架周期来压判据数据，如果有设定数量以上的液压支架在设定时间T内同时符合来压判据，判断为该区域来压，其中，设定数量一般为区域类总液压支架数的1/2，设定时间T根据实际工况进行设定，比如2小时或者4小时等；

在上述方法中，可以通过平均工作阻力来分析液压支架的支撑状况，以及来压判据共同来对工作面覆盖区域是否存在来压可能性进行分析，提高分析结果的准确性，从而利于消除安全隐患。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。