1前言

　　近幾年來，位于山東省濟寧市范圍內(nèi)的省直屬煤礦和在此開采的淄博、棗莊礦業(yè)（集團）公司所屬煤礦以及兗州礦業(yè)（集團）公司各煤礦，針對以前在井下各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中儀表儀器使用方面存在的問題進行了深入的分析，與有關單位共同開展了科技攻關，提出解決方案并且在井下現(xiàn)場進行了實踐應用，不僅有力地保障了礦井生產(chǎn)的順利進行，而且有效地消除了安全事故的發(fā)生。

　　2瓦斯、通風方面

　　2.1智能瓦斯巡檢系統(tǒng)的研制應用

　　瓦斯巡檢一直存在著數(shù)據(jù)手工記錄、監(jiān)督困難、歷史數(shù)據(jù)查詢麻煩及不能根據(jù)歷史記錄直接進行分析等問題。由山東省岱莊生建煤礦與濟南東之林電器公司研制的智能瓦斯巡檢系統(tǒng)能自動記錄瓦斯檢查員姓名、到崗到位時間、巡檢地點及巡檢內(nèi)容，并輸入計算機進行分析處理、生成現(xiàn)場需要的各種報表，從而便于準確掌握瓦斯檢查員到崗到位情況，為杜絕空班、漏檢及假檢現(xiàn)象的發(fā)生提供了新的技術手段。

　　⑴系統(tǒng)工作原理。

　　智能瓦斯巡檢系統(tǒng)是由XJ-Ⅱ型巡檢儀、地點卡、班次卡、人員身份識別卡、計算機和主站軟件六部分組成的。管理人員利用主站軟件將巡檢路線、巡檢點、巡檢項目、巡檢人員等信息錄入計算機，制定巡檢計劃，然后將計劃下發(fā)到巡檢儀中，并且在井下每個瓦斯檢查牌板上安裝一個射頻地點卡。瓦檢員攜帶巡檢儀讀取自己的身份識別卡和班次卡，然后到各個檢查點巡查，并用巡檢儀掃描地點卡，檢查點的具體名稱和實際到達時間就被儲存在巡檢儀中。瓦檢員用光學瓦檢儀進行瓦斯檢查，并按巡檢儀提示依次輸入該點瓦斯?jié)舛取⒍趸紳舛?、溫度以及監(jiān)控探頭顯示濃度等數(shù)據(jù)，這樣就完成了一個點的瓦斯檢查工作。按照同樣的方法，瓦斯檢查員對巡檢路線其它各個點依次進行巡回檢查。瓦檢員升井后，將該班次巡檢儀交給管理人員，由管理人員將巡檢儀數(shù)據(jù)上傳到計算機并存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，然后以目前流行的Excel電子表格形式輸出瓦斯檢查班報和日報，同時將數(shù)據(jù)保存作為歷史記錄以備隨時查詢和打印。

　　⑵主要軟件結(jié)構(gòu)。

　　①檢測作業(yè)計劃信息輸入模塊。巡檢計劃的編制包括響應的部門、專業(yè)、巡檢儀、地點卡及其現(xiàn)場位置、計劃內(nèi)容、巡檢方法及內(nèi)容等信息。

　　②巡檢管理信息查詢和統(tǒng)計輸出模塊。系統(tǒng)信息可以按照用戶設置的條件（何人、何時、何地、何事及何結(jié)果等相關字段）任意組合查詢。巡檢系統(tǒng)提供多種查詢方式（按地點、檢測員工號、日期或時間段等）。系統(tǒng)信息以目前流行的數(shù)據(jù)庫（Excel、Access等）進行轉(zhuǎn)換輸出，方便用戶進行系統(tǒng)功能的二次開發(fā)。

　　③異常數(shù)據(jù)處理模塊。系統(tǒng)將檢測過程中獲得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并分類，生成的異常數(shù)據(jù)歸入“異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計”模塊管理。通過對巡檢數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，找出異常地點數(shù)據(jù)，可清楚看出各地點異常情況。系統(tǒng)提供統(tǒng)計、清單、明細和報表四個功能。

　?、苈z統(tǒng)計模塊。該模塊的主要功能是考核巡檢員能否按計劃要求完成巡檢，以此來衡量巡檢員工作質(zhì)量。漏檢情況可按班組和具體人員等統(tǒng)計。通過統(tǒng)計對比發(fā)現(xiàn)巡檢人員對巡檢工作的認真程度，及時發(fā)現(xiàn)工作存在的問題和漏洞并加以改正。

　　2.2煤礦常用甲烷檢測儀器的校準

　　兗州礦業(yè)（集團）公司礦山救護大隊對煤礦常用甲烷檢測儀器的校準進行了總結(jié)。

　　⑴光干涉甲烷測定器。

　　其原理是：兩相干光經(jīng)過不同的氣體時，由于密度不同，折射率也不同，因而產(chǎn)生光程差。當兩光束相遇的時候，光程差決定干涉條紋的移動，條紋移動量隨氣體密度變化而改變，氣體折射率的差值也隨之改變。當混合氣體成分比例變化即成分氣體濃度變化時，其密度也會改變，從而可從干涉條紋的移動判斷氣體的成分（濃度）。光干涉甲烷測定器的校準是指在規(guī)定條件下，對儀器量值與對應標準量值進行復現(xiàn)操作的過程。檢定是指依據(jù)檢定規(guī)程對儀器計量性能進行判定的一系列工作；檢定比校準要求高，一般由有資質(zhì)的計量部門進行。實際應用中對光干涉甲烷測定器的日常校準采用壓力校準法和標準氣樣校準法。①壓力校準法。其原理是：一定濃度的甲烷氣體折射率對應一定溫度條件下對應壓力的空氣折射率，利用外接加壓裝置對甲烷氣室進行加壓至相對應的壓力，讀出儀器示值，看是否在誤差范圍內(nèi)來判定儀器的準確性。不同溫度下對應的壓力按照溫度為20℃時的壓力進行折算。②標準氣樣校準法。這是用標準氣樣對光干涉甲烷測定器進行比對的校準方法。校準時特別要注意檢測儀器吸氣取樣完畢后及時和有壓力的氣體源分離，以避免因壓力存在造成誤差，同時注意溫度修正，以確保校準準確性。校準狀態(tài)下標準氣樣濃度與對應儀器應得讀數(shù)關系可用公式計算。

　?、拼呋紵郊淄闄z測報警儀。

　　煤礦常用便攜式甲烷檢測報警儀目前絕大部分為催化燃燒原理的甲烷測定器。該儀器原理是：利用甲烷在載體催化元件上發(fā)生氧化燃燒時產(chǎn)生熱量并引起電阻值的變化，然后利用轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)甲烷濃度值的測量。載體催化元件（俗稱黑白元件）是甲烷便攜儀的主要部件，其具有雙值性，即在一定濃度范圍內(nèi)，元件輸出的電信號與甲烷濃度成很好的正比例線性關系，然而到一定濃度時出現(xiàn)拐點，甲烷濃度和元件輸出的電信號不再呈規(guī)則的線性關系，之后呈現(xiàn)反比例關系。常用的甲烷檢測儀在0～4%范圍內(nèi)讀值精度非?？煽俊５?，該儀器壽命較短，一般現(xiàn)在廠家承諾的壽命即元件活性下降到50%所需的時間不少于一年，同時元件的受到環(huán)境的影響比較大，礦井的硫化物會使元件出現(xiàn)中毒，環(huán)境的濕度大也會降低元件的活性。另外，當催化元件長期工作在低濃度（1%以下）的時候，突然遇到高濃度的甲烷（5%以上）而后又恢復到低濃度的情況下工作，這個時候的元件活性會提高，即所謂的元件“激活”，會使儀器測量結(jié)果偏高，需及時進行調(diào)校。

　　2.3“數(shù)字光瓦”和便攜式瓦斯檢測儀在瓦斯測定應用中的不同點

　　便攜式智能光干涉甲烷測定器(俗稱“數(shù)字光瓦”)和便攜式瓦斯檢測儀的共同點是都能測定甲烷濃度且具有一定精度；有一定的使用期限，需要定期進行檢查、維修、校驗，定期送有資質(zhì)的安全儀器儀表鑒定機構(gòu)強檢；具有攜帶方便、操作簡單、安全可靠的特點。淄博礦業(yè)集團公司岱莊煤礦通過“數(shù)字光瓦”和便攜式瓦斯檢測儀的對比分析，找出它們的不同特點。便攜式瓦斯檢測儀和“數(shù)字光瓦”各有優(yōu)點和不足，但是均為礦井瓦斯管理中不可缺少的安全檢測儀器，要很好的使用。

　?、艤y定氣體種類不同。

　　由于結(jié)構(gòu)和原理不同，便攜式瓦斯檢測儀只能測定瓦斯的濃度，“數(shù)字光瓦”能測定瓦斯和二氧化碳的濃度，而且它們的測定方式、方法、步驟和顯示方式不同。

　?、茰y定范圍和精度不同。

　?、俦銛y式瓦斯檢測儀。0～2.00%時精度0.10%；2.00%～3.00%時精度0.20%；3.00%～5.00%時精度0.35%；在測定范圍內(nèi)能準確測定瓦斯?jié)舛?，超出范圍則不能準確測定瓦斯?jié)舛?，且會損壞儀器。

　?、?ldquo;數(shù)字光瓦”。0～10%時精度0.01%；0～100%時精度0.1%；在測定范圍內(nèi)能準確測定瓦斯?jié)舛?，在測定范圍外雖不能準確測定瓦斯和二氧化碳濃度，但是不會損壞儀器。

　?、鞘褂闷谙薏煌?。

　　便攜式瓦斯檢測儀不低于1a，“數(shù)字光瓦”l0～15a。

　?、仁褂脮r的注意事項不同。

　　①便攜式瓦斯檢測儀。

　　在攜帶和使用過程中嚴禁猛烈摔打、碰撞和被水澆淋或浸泡；使用中發(fā)現(xiàn)電壓不足的是應當立即停止使用，否則將會影響儀器的正常工作并且縮短電池使用的壽命；熱催化（熱效）式便攜式瓦斯檢測儀不適宜在含有硫化氫的地區(qū)以及瓦斯?jié)舛瘸^儀器允許值的場所中使用，以免儀器產(chǎn)生誤差或者損壞；對儀器每10d使用標準氣樣進行校驗，確保儀器準確、可靠。

　?、?ldquo;數(shù)字光瓦”。

　　攜帶和使用的時候防止和其它硬物碰撞，以免損壞儀器內(nèi)部零件和光學鏡片；光干涉條紋不清晰是由于空氣濕度過大，光學玻璃上有霧?；蚧覊m附在上面造成的，可調(diào)動光源燈泡解決或由維修人員拆開進行擦拭，或者調(diào)整光路系統(tǒng)；空氣中含有一氧化碳、硫化氫等其它氣體將使瓦斯測定結(jié)果偏高，應再加1個輔助吸收管，內(nèi)裝顆?；钚蕴肯蚧瘹溆绊?，裝有40%氧化銅和60%二氧化錳的混合物消除一氧化碳的影響；在火區(qū)、密閉區(qū)等嚴重缺氧地點，由于氣體成分變化大，用“數(shù)字光瓦”測定瓦斯的結(jié)果會比實際濃度偏大很多(氧氣濃度每降低1%，瓦斯?jié)舛葴y定結(jié)果約偏大0.2%)，這時候不準使用“數(shù)字光瓦”測定瓦斯?jié)舛?；高原地區(qū)的空氣密度小、氣壓低，使用的時候應當對儀器進行相應調(diào)整；儀器不用的時候要放在干燥地方，并且取出電池，以防腐蝕儀器；定期對儀器進行檢查、維修、校正，不得使用帶病或損壞的儀器。

　?、善渌矫?。

　　便攜式瓦斯檢測儀具有操作方便、讀數(shù)直觀、體積小、重量輕、維修方便等特點。“數(shù)字光瓦”操作簡單，安全可靠而且有足夠的精度；但是構(gòu)造復雜，維修不便。

　　2.4南屯礦使用瓦斯斷電儀有經(jīng)驗

　　在沿空掘進煤巷和半煤巖巷時，許多大型煤礦一般都由工作面迎頭便攜式瓦斯檢測報警儀、瓦斯斷電儀和回風監(jiān)測系統(tǒng)的瓦斯傳感器組成三位一體的自動監(jiān)控單元。為了保證瓦斯超限后能夠立即斷電，瓦斯斷電儀基本都是安裝在掘進機上的。由于瓦斯斷電儀沒有特殊的減振措施，經(jīng)常出現(xiàn)誤動作。為了尋求合理的改造方案，兗州礦業(yè)（集團）公司南屯煤礦對此進行了研究，并在不影響原電路設計本安性能的前提下對軟、硬件進行了相關的改進和實驗。

　　他們發(fā)現(xiàn)因為連續(xù)振動而產(chǎn)生誤斷電的主要原因有兩個：①小信號繼電器在振動中易發(fā)生機械觸點碰合；②校正斷電儀必須調(diào)整電位器，長期使用導致電位器旋鈕松動，在振動的影響下發(fā)生平衡電橋零點漂移，當負向漂移達－0.10時，斷電儀輸出斷電信號使被控設備斷電。為此，他們對斷電繼電器重新選型，選用固態(tài)繼電器代替原小型繼電器，利用分立器件、集成器件及微電子技術實現(xiàn)控制回路（輸入端）與負載回路（輸出端）之間的電隔離及信號耦合，沒有任何可動部件或觸點，能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強。

　　為了實現(xiàn)遙控功能，在硬件方面設計了由集成脈沖發(fā)生器及分立元件組成的發(fā)射裝置和由紅外線接收器與單片機聯(lián)接實現(xiàn)接收的裝置。發(fā)射裝置共有4個遙控鍵，輸出脈沖個數(shù)分別為7、8、9、10，被單片機接收后分別執(zhí)行開始／結(jié)束、濃度值上升、濃度值下降和復位功能。接收裝置為設計的核心部分，負責完成脈沖接收和處理。此外，他們還進行了相關軟件的設計，盡最大可能解決誤斷電故障，保證掘進工作面安全、正常生產(chǎn)。

　　2.5風量風壓監(jiān)測儀并入礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)

　　兗州礦業(yè)（集團）公司北宿煤礦將風量風壓監(jiān)測儀數(shù)據(jù)通過模擬信號轉(zhuǎn)變并入礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了礦井主要通風機工況點在調(diào)度室和通防部門等顯示終端在線實時監(jiān)測，提高了設備的自動化水平和通風管理水平。

　?、艈栴}提出。

　　由于該煤礦總回風條件惡劣、風硐難以進入、風表檢測煩瑣、U型水柱計液面上下波動等諸多原因的限制，人工測定礦井風量和風壓的數(shù)據(jù)不準確。他們和中國礦業(yè)大學采用風量、風壓智能監(jiān)測儀對風硐風量和負壓數(shù)據(jù)實時采集與運算，準確地在線監(jiān)測礦井總風量、礦井負壓或通風機運行工況的大小與變化情況，并經(jīng)數(shù)碼管顯示輸出。經(jīng)過一年多的運行，發(fā)現(xiàn)風量、風壓智能監(jiān)測儀必須安設在主要通風機附近，讀取數(shù)據(jù)必須到南、西風機房查看或電話詢問，不能夠及時地讀取主要通風機的工況點。為了解決這個問題，該礦利用微機技術、數(shù)據(jù)采集技術和現(xiàn)代通訊技術，將風量風壓監(jiān)測儀并入礦井KJ95安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡，通過監(jiān)控網(wǎng)絡將礦井風量和負壓數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室和通防部門等顯示終端。

　?、乒ぷ髟怼?/p>

　?、亠L量風壓監(jiān)測儀的工作原理。

　　儀器以單片機為核心，配以傳感器、V/I、A/D、E2PROM、按鍵、數(shù)碼管和電源等外圍元部件組成。傳感器輸出的原始信號經(jīng)過V/I變換，調(diào)理成4～20mA電流信號，流經(jīng)采樣電阻變成電壓信號后，通過V/F變換進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換分辨率超過13位，轉(zhuǎn)換精度高，具有良好的穩(wěn)定性和線性。計算機內(nèi)存儲有相應的傳感器轉(zhuǎn)換函數(shù)以及現(xiàn)場工況參數(shù)，經(jīng)過數(shù)學運算求出被測量值，經(jīng)數(shù)碼管顯示輸出。

　?、谛盘栟D(zhuǎn)換器的工作原理。

　　對輸入的標準電流信號，經(jīng)取樣變成電壓信號，再經(jīng)過放大，輸出給V/F轉(zhuǎn)換器，輸出200～1000Hz的頻率信號。實現(xiàn)了礦井主要通風機工況點實時監(jiān)測。

　?、鄄⒕W(wǎng)的工作原理。

　　風量風壓監(jiān)測儀配有風量傳感器和負壓傳感器。傳感器輸出的原始信號經(jīng)過V/I變換，調(diào)理成4～20mA電流信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器對輸入的標準電流信號取樣變成電壓信號，再經(jīng)過放大，輸出給V/F轉(zhuǎn)換器，輸出200～1000Hz的頻率信號。監(jiān)控分站將采集的含有風量和風壓信息的頻率信號處理后，傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中心站，并通過中心站主機顯示器、大屏幕和模擬盤等外設終端實時顯示出來。

　?、菍嶋H應用。

　　風量、風壓監(jiān)測儀并入安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)以后，通過幾年來的使用，技術上先進可靠，而且實用性強。由于信號轉(zhuǎn)換遠距離傳輸與監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，礦領導、調(diào)度室或通風部門在局域網(wǎng)上隨時可看到礦井通風機運行工況。另外，通防科安全監(jiān)測隊值班人員發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?；蛐盘栔袛嗟裙收?，可及時通知相關人員進行處理，節(jié)約了大量人力和時間。

　　3地質(zhì)、礦壓

　　3.1便攜式礦井地質(zhì)探測儀在煤礦的應用

　　棗莊礦業(yè)（集團）公司新安煤礦在輔助軌道巷和輔助膠帶巷的開拓過程中，揭露F7斷層落差4.5m，傾角50º。為了確定F7斷層走向和延展長度，以便靠近斷層布置3116工作面，提高資源回收率，在相臨的3112運輸順槽利用KDZ1114-3型便攜式礦井地質(zhì)探測儀進行震波探測，對F7斷層追蹤探測。

　?、盘綔y方法。

　　此次試驗采用單點探測方法，即利用聲波在波阻抗不同的介質(zhì)界面反射原理來探測介質(zhì)的速度和厚度。在礦井地質(zhì)中，煤層密度一般情況下多為1.3～1.5t/m3，波速0.8～1.5m/s；巖層密度在2.4～3.0t/m3，波速2.5～3.5m/s。所以，煤、巖界面反射系數(shù)一般比較大，多在0.6以上，是1個強反射界面，有利于震波反射法進行超前探測或煤厚探測。因其采用單個檢波器來接收單次錘擊所反射回來的聲波，并對此數(shù)據(jù)進行解析得到相應的結(jié)果，因此稱為單點探測。單點探測技術是源于反射地震波勘探中的自激自收方式。它是通過接收巖、煤層界面的地震波垂直反射信號來解析計算目的層距離或厚度的。單點探測接收的反射波是震源在界面的垂點反射回來的反射波，所以解析的距離總是等于或小于實際位置。探測目的層與探測方向的夾角大于等于60º。

　　⑵數(shù)據(jù)采集。

　?、賲?shù)設置。

　　此次測試結(jié)合井下實際工作條件，實測過程中采用單點及單道共偏移連續(xù)追蹤方式采集數(shù)據(jù)，在單邊排列調(diào)查的基礎上選擇出信號最佳窗口。采樣間隔100μs，采樣點數(shù)1024個，前放增益24～48dB，采樣頻率0～1000Hz，通道數(shù)4個。

　?、谑┕ぴO備。

　　此次探測采用KDZ1114-3型便攜式礦井地質(zhì)探測儀進行數(shù)據(jù)采集。傳感器聲波檢層法中采用高頻系列檢波器，其頻率響應為14～2000Hz。震源視實際情況分別采用落重法，即用4kg重錘進行錘擊啟動，具體使用的軟硬件系統(tǒng)設備主要有：KDZ1114-3便攜式礦井地質(zhì)探測儀主機；KDZ震波探測解析系統(tǒng)軟件，支持WINDOWS界面；信號傳輸裝置包括4通道信號采集線10m和信號傳輸延長線30m；啟動裝置包括多方式啟動線4m、啟動延長線30m雙接頭和啟動觸發(fā)器若干；數(shù)據(jù)通訊裝置包括D89通訊電纜3m接頭和專用打印機電纜1mDB25轉(zhuǎn)DB36；震源激發(fā)接收裝置包括高阻尼檢波器100Hz×2、10Hz×2以及其它輔助工具。

　　⑶體會。

　　通過震波探測之后，按探測結(jié)果進行3116工作面布置，沒有遇到F7斷層，后來通過鉆探驗證，斷層位置與探測結(jié)果相差1.2m，效果很好。該項技術的應用為礦井高產(chǎn)高效提供了技術保障。KDZ1114-3型便攜式礦井地質(zhì)探測儀作為斷層預測預報以及煤厚探測的理想輔助工具，可以提高采區(qū)的勘探精度，不僅對于指導生產(chǎn)施工和優(yōu)化設計有著重大的指導意義，而且提高了煤巷萬t掘進率和綜采工作面回采率，減少了工程施工的盲目性。

　　3.2頂板離層儀在岱莊煤礦的應用

　　淄博礦業(yè)集團公司岱莊煤礦采用頂板離層儀對巷道進行監(jiān)測，合理確定支護方式及參數(shù)，有效對巷道支護采取超前措施，變被動支護為主動支護，使掘進速度和支護強度結(jié)合起來，加快了施工的速度。

　　該礦的首采煤層為3上煤層，煤厚2.0～3.2m。煤層頂板裂隙發(fā)育，以粉砂巖為主，次為中砂巖，為復合頂板。底板以粉砂巖為主，次為泥巖，厚0.54～15.46m。頂板圍巖抗壓強度較低，屬于不穩(wěn)定巖層。順槽采用錨網(wǎng)索支護。

　　⑴圍巖松動圈的確定。

　?、賴鷰r松動圈的測試。

　　采用BA-II型松動圈測試儀在1301長壁面頂幫布置測點進行觀測。從綜合測試結(jié)果看，原巖整體性較差，波速較低，均小于2.0×103m/s，松動圈0.7～1.0m，且這一范圍的劃分標志點不明顯，隨時間推移還有發(fā)展的趨勢，常規(guī)支護方式難以保證巷道穩(wěn)定。

　?、谑諗孔冃蔚臏y試。

　　由測試結(jié)果看出：巷道初期變形大，后期變形小，所以巷道掘出后初期支護非常重要，一方面能有效控制巷道初期變形，同時對后期穩(wěn)定也產(chǎn)生重要影響。

　?、垌敯咫x層的測試。

　　在軌道及皮帶順槽內(nèi)每隔50m安設1個頂板離層儀，每個測孔設2個基點，深部基點深度4～5m，布置在頂板砂巖中，淺部基點在錨桿端部深度2～2.5m。根據(jù)頂板離層量對頂板離層進行分析。由分析結(jié)果看出：淺層頂板離層較深層嚴重，淺層頂板的承載力低，深部砂巖頂板變形和離層相對較小。這正是采用錨索支護的基礎。工程測試結(jié)論：3煤層頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性較差、易離層，單一的支護方式難以有效控制巷道穩(wěn)定，必須根據(jù)現(xiàn)場實際揭露的巷道頂?shù)装鍘r性，合理確定支護方式及參數(shù)。

　?、苠^桿受力的測試。

　　測試結(jié)果表明頂板錨桿受力明顯大于兩幫錨桿（軌道順槽2#斷面測點），最大載荷為58kN。

　?、频V壓觀測資料的分析。

　?、僦芷趤韷翰骄?。

　　從巷道周期來壓步距數(shù)據(jù)看出：軌道巷外側(cè)是已采區(qū)，皮帶巷外側(cè)是實體煤，皮帶巷礦壓顯現(xiàn)沒有軌道巷明顯，頂板最大下沉速度僅為軌道巷1/2～1/3；老頂斷裂多位于煤壁前方4～8m，以4m為多；軌道巷老頂初次斷裂在8～12m，其余均在8m范圍內(nèi)。

　　②超前支撐力分布。

　　通過觀測分析可知，超前支承壓力高峰區(qū)約在煤壁前方8～12m，超前巷道圍巖破壞區(qū)約在自煤壁向前8m左右，故應加強該段巷道的超前支護。

　?、巯锏拦潭c收斂變形分析。

　　主要用于觀測工作面推進過程中超前支承壓力影響范圍及巷道變形規(guī)律。通過觀測，軌道巷兩幫移近量較大，累計移近量達306mm，頂?shù)滓平績H為35mm，說明煤層擠出現(xiàn)象嚴重應加強兩幫煤層支護。工作面回采過程中的超前影響范圍大致在70～80m，頂板下沉速度顯著增加的范圍在工作面前方20～30m。

　　3.3煤層靜壓式底板比壓儀的應用

　　煤礦井下采煤工作面的綜采液壓支架在松軟底板下使用的時候發(fā)生移架和運煤溜子頂起，其重要原因之一就是底板容許比壓過小，使得底板遭到支護體的破壞和支架被壓入底板所致。濟寧礦業(yè)集團花園煤礦測定了煤層底板巖層的容許比壓等力學參數(shù)，對采場底板控制的設計和支架適用性分析具有重要意義。

　?、殴ぷ髅娓艣r。

　　首采工作面為-500m綜采工作面，開采3#煤層，設計為條帶開采，走向長259m、傾向長33.6m。工作面煤層賦存穩(wěn)定，煤層可采厚度2.13～3.55m，平均厚度2.70m。工作面煤層頂板依次為：厚度5.45m的粉砂巖，深灰色，粉砂狀結(jié)構(gòu)，水平及微波狀層理，含大量黃鐵礦薄膜及植物化石碎片；厚度32.50m的中粒砂巖，灰白色，厚層狀，中粒砂狀結(jié)構(gòu)，成分以石英為主，分選磨圓較好，具炭化面，夾泥巖條帶等。工作面煤層底板依次為：厚度2.85m的泥巖，灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，含大量黃鐵礦薄膜及植物根部化石；厚度6.72m的粉砂巖，深灰色，粉砂狀結(jié)構(gòu)，波狀層理發(fā)育，中部夾細砂巖條帶，裂隙發(fā)育，巖石破碎。

　?、频装灞葔簻y試。①方案。采用DYB-3型靜壓式底板比壓儀對底板比壓進行測試。由于比壓儀頂蓋比底座壓模的承壓面積大，儀器產(chǎn)生的推壓力對底板產(chǎn)生的比壓大于頂板，因此當儀器施壓時主要是向下延伸，并使底座壓模壓入底板。壓模壓入底板的深度是隨著對底座壓模產(chǎn)生的比壓（可通過壓力表所示的油缸壓力換算而得）的變化而變化的，所以底板比壓儀器的安裝和使用要點是垂直于頂、底板，接觸真頂和真底。在工作面內(nèi)均勻選點。②結(jié)果。對工作面進行了3個測站的底板比壓測試，根據(jù)底板巖性狀況均統(tǒng)一選擇Φ100mm的壓模。根據(jù)原始觀測記錄，整理出各次的壓入量hi值，再整理出各次泵壓的壓模底板比壓值，繪出曲線圖。由曲線圖可知第一階段和第二階段之間的交點為底板表分層臨破壞前的拐點。此拐點的比壓值即為該測點的底板抗壓強度值。工作面煤層底板的極限比壓（亦稱第一極限抗壓入強度）是各測站實測底板比壓的統(tǒng)計平均值。第一、第二、第三測站的底板抗壓強度值分別為10、14、11MPa，底板剛度值分別為1.429、3.500、1.222MPa/mm，可得工作面煤層底板的極限比壓為14.58MPa、工作面煤層底板的剛度值為2.05MPa/mm。⑶工作面底板比壓分類?？紤]安全系數(shù)為0.75，計算得工作面的容許底板比壓為10.94MPa、工作面煤層底板容許剛度為1.54MPa/mm。根據(jù)《緩傾斜煤層采煤工作面底板分類》（MT553-1996）要求，對于新建礦井，其煤層底板可以參考有關指標進行分類，確定工作面底板為IIIb類較軟底板。⑷工作面支架選型的底板比壓適應性。工作面綜采支架中間架的底板比壓為0.2～1.8MPa，小于煤層容許底板比壓，因而是適宜的。