摘要：目前，我国煤矿企业在进行巷道掘进过程中，多数矿压监测技术都能够发挥重要的作用。其中，最主要的技术观测内容是巷道表面位移、围岩深部位移、顶板离层、锚杆（索）工作载荷。目的是验证或修正锚杆（索）支护初始设计，评价和调整支护设计，及时发现异常情况，采取必要措施，保证巷道安全。

关键词：巷道掘进;矿压监测;数据分析

一、掘进巷道的用途及支护种类

在煤矿开采生产中的掘进巷道主要有工作面运料巷、工作面回风巷以及工作面运料石门等，其中工作面运料巷是在进行工作面回采过程中用于设备和材料运输、通风以及行人的重要通道;工作面回风巷则是在巷道掘进和工作面回采时起到回风作用的主要通道。各工作面运料石门则主要是起到在掘进和回采过程中进行行人和运料作用的巷道。按照巷道用途的不同，选择不同的支护方式，目前比较常用的支护方式有架棚支护，砌碹支护、喷浆（喷射混凝土）支护、锚杆支护和锚网喷支护、锚梁网支护等。而按照支护时间划分可以将支护形式分为永久性支护、临时性支护以及超前性支护三种。

二、井巷布局分析

在巷道掘进过程中进行支护方式的选择和矿压监测工作之前，首先需要对巷道的总体布局进行全面掌握。现场技术和管理人员需要熟悉巷道布置和工作面的平面布置情况，主要包括运料石门、回风石门以及运料巷的走向、长度、方位角度以及轨道下山开口位置等。还有掘进回风石门距离与通风下山的贯通方式。与通风下山贯通后，再按原设计方位明确掘进运料石门距离，拐线沿方位角度、掘进长度。见煤后，按方位角度、掘进运煤通路距离与运煤下山贯通。 在运煤通路内沿方位角掘运料巷长度，掘进至切眼上端位置等等。

三、矿压在线监测的意义

通过设置围岩移动传感器（顶板离层仪）监测巷道顶板离层层位、离层量，用于判断顶板破坏范围，对巷道稳定性进行识别，对巷道现有支护进行评价。锚杆应力计是测定锚杆（索）受力变化的仪器，通过对锚网巷道锚杆或锚索的支护应力监测，可以反映出锚杆的初始预紧力、锚杆当前承载阻力以及受力变化状态和变化规律，对局部锚杆支护失效预警，以便对锚杆支护质量进行监控，从而达到对巷道围岩应力的监控。

矿压在线监测工作通过对巷道围岩位移、锚杆（索）工作载荷的定期观测、总结分析、加固治理等，来保证采掘工作能够安全的进行，同时能够直接提升巷道掘进的效率，更好的指导安全生产。

四、矿压在线监测综述

（一）测站设置规范及要求（分为日常测站和综合测站）

1、日常测站设置及传感器配置标准：

监测的主要内容是顶板离层。煤巷锚杆支护巷道每50m设置1组顶板离层日常观测站，顶板离层指示仪使用2点式。岩性发生明显变化、断层破碎带、顶板淋水，应力集中区、交岔点及硐室（长度或深度大于巷宽）等复杂地段必须增设。

2、综合测站设置及传感器配置标准：

监测的主要内容是巷道表面位移、顶板离层、锚杆（索）工作载荷。掘进巷道拨门施工100m范围内设置3组综合测站，以后每200m设置一组综合测站;巷道表面位移采取十字布点法进行监测。

（1）每个综合监测站需配置两组围岩移动传感器（2点式）;4个锚杆（索）应力传感器（两帮锚杆各1个、顶板锚索1个、顶板锚杆1个）。

（2）巷道拨门施工100m范围内的3组综合测站，按要求分别配置两个围岩移动传感器（2点式），4个锚杆（索）应力传感器（两帮锚杆各1个、顶板锚索1个、顶板锚杆1个）。

3、相关要求

（1）巷道表面位移监测：

巷道表面位移监测内容包括顶底板相对移近量、顶板下沉量、底鼓量、两帮相对移近量和巷帮位移量。一般采用十字布点法安设测站，每个测站安设两个监测断面，基点应安设牢固，标明基准线进行巷道变形观测，测站安设位置与顶板离层指示仪相同，监测断面间距不大于两排锚杆距离。

（2）巷道顶板离层监测：

巷道顶板围岩深部位移观测范围不小于巷道跨度的1.5倍（最深测点位置为10m），孔内测点数不小于4个（可用两个两点式代替）。不能进行有效测度或损坏的顶板离层指示仪必须立即更换，不能在原位置安装的，必须在原位置附近钻新孔重新安装，基点安设层位与高度与原测点一致，并记录读值，且标明已被更换。

（3）锚杆、锚索载荷监测：

锚杆（锚索）的受力监测仪器应在巷道锚杆（锚索）支护施工过程中安设，每个综合测站监测点不少于4处（顶板锚杆、锚索各一处、两帮锚杆各一处）。帮部测点靠近巷帮中间位置安装，顶板靠近巷中位置安装。

（4）安装前，在安装地点半径5m范围内使用专用工具敲击顶板及帮部，处理掉危岩活矸，防止片落伤人。

（5）安装期间，安装地点前后10m安设警戒，无关人员严禁入内。

（6）安装期间，安装梯应架设在底板相对平整处，两腿撑开后拉结绳应绷紧，做到一人扶梯，一人安装。

（7）监测系统相关仪器应放置在仓库内且干燥处，搬运仪器时应轻拿轻放。

（8）顶板矿压在线监测系统出现故障时，由领导小组办公室负责协调相关单位进行维修，确保系统正常运行。

（9）施工单位负责对责任区域内的顶板矿压在线监测系统仪器的安装与维护，确保系统正常运行，不得随意破坏。

（二）顶板矿压在线监测系统报警预案设定

预警信号的级别依据可能造成的危害程度、紧急程度和发展态势一般划分为三级：Ⅲ级（一般）、Ⅱ级（较重）、Ⅰ级（严重），依次用蓝色、黄色、红色表示，并设定区间预警值。

1、离层预警预案区间预警值设定

离层仪区间预警值：Ⅲ级预警区间预警值为40mm至79mm之间;Ⅱ级预警区间预警值为80mm至119mm之间;Ⅰ级预警区间预警值为120mm至350mm之间。

2、锚杆、锚索应力预警预案区间预警值设定

锚杆区间预警值：Ⅲ级预警区间预警值为90kN至119kN之间;Ⅱ级预警区间预警值为120kN至149kN之间;Ⅰ级预警区间预警值为150kN以上。

锚索区间预警值：Ⅲ级预警区间预警值为250kN至299kN之间;Ⅱ级预警区间预警值为300kN至349kN之间;Ⅰ级预警区间预警值为350kN以上。

（三）顶板矿压在线监测系统管理流程

1、管理流程：规划设计→审批报备→组织实施→运行维护→监测分析→优化设计，具体内容如下：

（1）煤巷锚杆支护巷道，推广应用在线监测。受动压影响、应力集中区等煤巷锚杆支护巷道必须采用矿压在线监测。在线监测巷道矿压监测要纳入到巷道支护设计中，做到自动化在线监测、预警。

（2）资深主管负责组织设计审批，领导小组办公室存档。

（3）施工单位按照设计组织现场实施。

（4）施工单位严格按照规定做好系统现场运行、维护工作，生产技术科做好现场服务监管。

（5）巷道掘进期间，分站至工作面迎头的系统由施工单位负责维护。掘进单位竣工和综采队收作后，进行顶板矿压在线监测移交。子站至工作面迎头的系统移交给修护、安装区（巷道移交给那个单位，在线监测一并移交）;综采队接收工作面时，一并接收在线监测系统;分站至子站之间的系统（工作面拨门口之外的部分）移交给监控队。

（6）矿压监测要纳入信息化监测体系，对监测的数据、布点、趋势图进行报表管理，建立监测周报表制度，根据观测数据的预警等级（二、三级预警）报分管领导签审，采取相应处置措施。

结语

综上所述，该系统将计算机监测技术、数据无线传输技术和传感器技术融为一体，在煤巷掘进工作面的矿压在线监测技术应用过程中，通过对围岩表面位移、围岩深部位移、顶板离层、锚杆（索）工作载荷的技术参数的实时监测，实现了复杂环境下对煤巷掘进过程中的矿压自动监测和分析，极大的降低了矿压监测的工作量，提高了监测的准确性、连续性和长期性。同时能够直接提升巷道掘进的效率，更好的指导安全生产。

参考文献

[1]张腾达. 煤巷掘进冲击矿压显现规律的模拟研究[D].中国矿业大学，2019.