本發(fā)明涉及礦井領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦工作面頂板來壓判定方法。

背景技術(shù)：

在煤礦等礦井中，工作面推采過后，圍巖原有結(jié)構(gòu)受到了破壞，頂板巖層會發(fā)生周期性斷裂、跨落，即周期來壓，往往需要支架對頂板進(jìn)行支撐，一般采用液壓支架，并且在作業(yè)過程中，液壓支架按照降架—移架—升價的循環(huán)順序進(jìn)行。現(xiàn)有技術(shù)中，對于工作面頂板是否來壓主要依賴專業(yè)人員經(jīng)驗進(jìn)行判斷，存在時效性差、準(zhǔn)確率低、實際指導(dǎo)意義弱的問題，存在安全風(fēng)險。

因此，需要提出一種新的頂板來壓判定方法，能夠?qū)ΦV井中頂板的是否會發(fā)生來壓進(jìn)行準(zhǔn)確判斷且對專業(yè)人員依賴性較低，消除礦井作業(yè)中存在的安全風(fēng)險，為煤礦綜采工作面工程質(zhì)量管理提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種煤礦工作面頂板來壓判定方法，能夠?qū)ΦV井中頂板的是否會發(fā)生來壓進(jìn)行準(zhǔn)確判斷且對專業(yè)人員依賴性較低，消除礦井作業(yè)中存在的安全風(fēng)險，為煤礦綜采工作面工程質(zhì)量管理提供科學(xué)依據(jù)。

本發(fā)明提供的一種煤礦工作面頂板來壓判定方法，包括如下步驟：

包括如下步驟：

S1.采集液壓支架的工作參數(shù)，工作參數(shù)包括液壓支架的壓力值以及壓力持續(xù)時間，并根據(jù)壓力值確定液壓支架的初撐力和末阻力；

S2.根據(jù)液壓支架的工作參數(shù)計算液壓支架的平均工作阻力；

S3.根據(jù)液壓支架的平均工作阻力以及末阻力判斷當(dāng)前液壓支架對應(yīng)的頂板是否存在來壓可能性；

S4.判斷工作面劃定區(qū)域內(nèi)所有液壓支架中，超過設(shè)定數(shù)量的液壓支架在設(shè)定時間段內(nèi)所對應(yīng)的頂板存在來壓可能性，則判定當(dāng)前工作面頂板來壓。

進(jìn)一步，步驟S1中，根據(jù)如下方法確定初撐力：

S11.在上個循環(huán)末阻力出現(xiàn)間隔設(shè)定的時間t1后，在設(shè)定的時間t2內(nèi)篩查當(dāng)前循環(huán)所檢測到的壓力；

S12.設(shè)定時間t2內(nèi)，如果具有多個超過額定初撐力的壓力值，則將第一個超過額定初撐力的壓力值設(shè)定為當(dāng)前循環(huán)的初撐力；

設(shè)定時間t2內(nèi)，如果所有檢測到的壓力值均小于額定初撐力，則繼續(xù)向設(shè)定時間t2后的壓力值中篩查，選取第一個大于額定初撐力的壓力值為額定初撐力；

設(shè)定時間t2內(nèi)，如果有壓力值處于10Mpa至額定工作阻力之間，那么選10Mpa至額定工作阻力之間的最大壓力值作為初撐力。

進(jìn)一步，步驟S1中，根據(jù)如下方法確定末阻力值：

在確定當(dāng)前循環(huán)的初撐力值后，如果在某個時間端壓力值出現(xiàn)先逐漸增大然后瞬間下降到設(shè)定壓力值之下，則判定當(dāng)前時間段的最大壓力值為末阻力值。

進(jìn)一步，步驟S2中，根據(jù)如下公式確定平均工作阻力:

P＝(P₁T₁+P₁T₁+…+P_NT_N)/(T₁+T₂+…+T_N)

其中：P為平均工作阻力，P_N為當(dāng)前循環(huán)內(nèi)第N個壓力值；T_N為當(dāng)前循環(huán)內(nèi)第N各壓力值的持續(xù)時間。

進(jìn)一步，步驟S3中，根據(jù)如下方法判定液壓支架對應(yīng)的頂板是否來壓：

S31.根據(jù)如下公式計算頂板來壓判據(jù)P_t′：

其中：

σ_P為循環(huán)末阻力的均方差，n為循環(huán)數(shù)，P_ti各循環(huán)的末阻力,為末阻力的平均值；

如末阻力P>P_t′，則判定該液壓支架對應(yīng)的頂板符合來壓判據(jù)。

S32.根據(jù)如下規(guī)則判斷區(qū)域內(nèi)液壓支架對應(yīng)的頂板是否來壓：

如果單個支架的末阻力超過頂板來壓判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，判斷為此數(shù)據(jù)符合單支架周期來壓判據(jù)，并依次計算本區(qū)域內(nèi)所有支架的判據(jù)，整合本區(qū)域內(nèi)符合單個支架周期來壓判據(jù)數(shù)據(jù)，如果有設(shè)定數(shù)量以上的液壓支架在設(shè)定時間T內(nèi)同時符合來壓判據(jù)，判斷為該區(qū)域來壓。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的煤礦工作面頂板來壓判定方法，能夠?qū)ΦV井中頂板的是否會發(fā)生來壓進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，對專業(yè)人員依賴性較低，提高判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且能夠利于根據(jù)判斷結(jié)果做出準(zhǔn)確的作業(yè)指導(dǎo)措施，從而消除礦井作業(yè)中存在的安全風(fēng)險。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為本發(fā)明的初撐力、末阻力的特征曲線圖。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明的流程圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種煤礦工作面頂板來壓判定方法，包括如下步驟：

包括如下步驟：

S1.采集液壓支架的工作參數(shù)，工作參數(shù)包括液壓支架的壓力值以及壓力持續(xù)時間，并根據(jù)壓力值確定液壓支架的初撐力和末阻力；

S2.根據(jù)液壓支架的工作參數(shù)計算液壓支架的平均工作阻力；

S3.根據(jù)液壓支架的平均工作阻力以及末阻力判斷當(dāng)前液壓支架對應(yīng)的頂板是否存在來壓可能性；

S4.判斷工作面劃定區(qū)域內(nèi)所有液壓支架中，超過設(shè)定數(shù)量的液壓支架在設(shè)定時間段內(nèi)所對應(yīng)的頂板存在來壓可能性，則判定當(dāng)前工作面頂板來壓；設(shè)定數(shù)量一般為支架總數(shù)的1/2；比如在工作面覆蓋區(qū)域中，如果有10個液壓支架，其中，5個液壓支架均被判定對應(yīng)的頂板存在發(fā)生來壓的可能性，則表明整個工作區(qū)域會發(fā)生發(fā)生來壓；判定通過上述方法，能夠?qū)ΦV井中頂板的是否會發(fā)生來壓進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，提高判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且能夠利于根據(jù)判斷結(jié)果做出準(zhǔn)確的作業(yè)指導(dǎo)措施，從而消除礦井作業(yè)中存在的安全風(fēng)險。

本實施例中，步驟S1中，根據(jù)如下方法確定初撐力：

S11.在上個循環(huán)末阻力出現(xiàn)間隔設(shè)定的時間t1后，在設(shè)定的時間t2內(nèi)篩查當(dāng)前循環(huán)所檢測到的壓力；

S12.設(shè)定時間t2內(nèi)，如果具有多個超過額定初撐力的壓力值，則將第一個超過額定初撐力的壓力值設(shè)定為當(dāng)前循環(huán)的初撐力；

設(shè)定時間t2內(nèi)，如果所有檢測到的壓力值均小于額定初撐力，則繼續(xù)向設(shè)定時間t2后的壓力值中篩查，選取第一個大于額定初撐力的壓力值為額定初撐力；

設(shè)定時間t2內(nèi)，如果有壓力值處于10Mpa至額定工作阻力之間，那么選10Mpa至額定工作阻力之間的最大壓力值作為初撐力

其中，設(shè)定時間t1一般為1分鐘，設(shè)定時間t2一般為3分鐘，設(shè)定時間t1和設(shè)定時間t2可以根據(jù)實際工況進(jìn)行設(shè)定；

步驟S1中，根據(jù)如下方法確定末阻力值：

在確定當(dāng)前循環(huán)的初撐力值后，如果在某個時間端壓力值出現(xiàn)先逐漸增大然后瞬間下降到設(shè)定壓力值之下，則判定當(dāng)前時間段的最大壓力值為末阻力值，如圖2所示，通過上述方法，能夠準(zhǔn)確確定一個循環(huán)的初撐力以及末阻力，從而利于最終來壓的判斷。

本實施例中，步驟S2中，根據(jù)如下公式確定平均工作阻力:

P＝(P₁T₁+P₁T₁+…+P_NT_N)/(T₁+T₂+…+T_N)

其中：P為平均工作阻力，P_N為當(dāng)前循環(huán)內(nèi)第N個壓力值；T_N為當(dāng)前循環(huán)內(nèi)第N各壓力值的持續(xù)時間。

本實施例中，步驟S3中，根據(jù)如下方法判定液壓支架對應(yīng)的頂板是否來壓：

S31.根據(jù)如下公式計算頂板來壓判據(jù)P_t′：

其中：

σ_P為循環(huán)末阻力的均方差，n為循環(huán)數(shù)，P_ti各循環(huán)的末阻力,為末阻力的平均值；

如末阻力P>P_t′，則判定該液壓支架對應(yīng)的頂板符合來壓判據(jù)。

S32.根據(jù)如下規(guī)則判斷區(qū)域內(nèi)液壓支架對應(yīng)的頂板是否來壓：

如果單個支架的末阻力超過頂板來壓判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，判斷為此數(shù)據(jù)符合單支架周期來壓判據(jù)，并依次計算本區(qū)域內(nèi)所有支架的判據(jù)，整合本區(qū)域內(nèi)符合單個支架周期來壓判據(jù)數(shù)據(jù)，如果有設(shè)定數(shù)量以上的液壓支架在設(shè)定時間T內(nèi)同時符合來壓判據(jù)，判斷為該區(qū)域來壓，其中，設(shè)定數(shù)量一般為區(qū)域類總液壓支架數(shù)的1/2，設(shè)定時間T根據(jù)實際工況進(jìn)行設(shè)定，比如2小時或者4小時等；

在上述方法中，可以通過平均工作阻力來分析液壓支架的支撐狀況，以及來壓判據(jù)共同來對工作面覆蓋區(qū)域是否存在來壓可能性進(jìn)行分析，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而利于消除安全隱患。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。