• 安装时，先在孔底装入一木质垫块，将外 楔体3伸至最长，将应力计置于孔内，串接 折装杆，将应力计送到孔底，敲击拆装杆 尾端使楔体与孔壁撑紧，用手压油泵通过 三通阀将应力探头加压至5MPa左右，关闭 三通阀，拆除手压泵。
• 油枕应力计的测点布置，在开采前，从距 切眼50m~100m开始，每隔10m~20m由两 顺槽巷道向煤体钻水平孔。孔深一般 5m~10m。每个观测阶段每侧巷道内的钻孔 数不应少于3个~5个。钻孔的方向也可根据 观测需要确定。
采场支承压力分布监测方法
宁建国
• 巷道开掘的合理位置和开掘时间的选择、 底板巷道合理位置与维护等巷道矿压控制 设计，采场顶板来压预测预报等问题，其 共同点都是依据采场支承压力分布及其传 播规律，特别是煤体上支承压力高峰位置 以及内外应力场的分布范围等。 • 煤体上支承压力分布特征的监测内容为： • 1、内应力场形成前后支承压力高峰位置； • 2、支承压力影响范围； • 3、最大应力集中系数； • 4、内应力场范围和稳定时间。
• （4）超前巷道位移法 • ①原理 • 支承压力的存在是绝对的。支承压力显现是支承 压力的作用结要，其形式和程度是相对的。只有 当煤体进入塑料破坏状态后才会发生明显的显现， 支承压力显示的基本规律如图4.6所示。煤壁不出 现非弹性区，压力分布呈高峰在煤壁的负指数曲 线，相应的支承压力显现按同样的趋势分布，支 承压力与显现成正比关系；煤壁出现非弹性区后， 显现与压力的分布规律不尽相同，显现仍是一条 高峰在煤壁单调下降曲线，弹性区内显现与压力 成对应关系，非弹性区，显现与压力变化趋势相 反。
1—支撑； 2，6—导轨； 3—楔块； 4—金属弹性筒； 5—振弦；单位mm
• 其工作原理是：钻孔围岩内应力变化使金 属弹性筒受力变形，通过振弦的弦振频率 变化进行测量。钢弦长19mm，弦直径为 0.23mm，对弦的要求是均匀、弹性好、抗 疲劳性能好，为此须作严格的老化处理。 测力计安装在直径为37mm的钻孔内，依靠 楔块3紧压钻孔岩壁。使之具有一定的初始 安装应力。
• 4.1 支承压力分布与显现的动态变化规律
7# 6# 5# 4# 3# 2# 1#
顶底板移近速度
1 2 3 4 5 6 7
相对稳定 裂隙完成 显著运动
1、2、3、……7－分别为 对应动态仪的动态曲线
v
覆岩运动（压实矸石）
图4.1 侧向支承压力显现规律
• 4.2 监测方法 • 支承压力现场测定主要是确定其分布特征， 如分布范围、高峰位置、低应力区范围等 重要的特征参数，这些重要的特征参数也 正是有关矿山压力控8m 0.4
v(mm)
0.3 0.2 0.1 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 L(m)
图4.9 支承压力显现变化
• 图4.9为实测侧向岩梁断裂（断裂线距煤壁 4.5m）后，外应力场压力显现变化。 • （1）工作面推过观测巷8m（L＝-8m）时， 6m点出现峰值，说明外应力场高峰支承压 力已自断裂线附近向前转移； • （2）当工作面推过观测巷16m（L＝-16m） 时，10m点又出现峰值，显然高峰支承压力 转移到该处。此后，压力显现下降并趋于 平稳。由此可见，沿倾向高峰支承压力距 煤壁10m左右。通过采场动态综合观测，得 到采场基本顶岩梁沿倾向运动稳定后的状 态及支承压力分布状况如图4.10所示；
图4.4 煤屑重量与钻孔深度得实测曲线
图中钻孔排出的煤屑重量与煤壁内应力增高有明显变化关系。同 时，钻孔排出的煤屑体积和煤屑粒度大于3mm组成百分数也有 相同的变化规律。
• （3）钻孔钢弦测力计法 • 钻孔钢弦测力计方法同钻孔液压枕监测支 承压力分布特征的原理相同，主要差异在 于传感原理不同。
图4.5 钢弦式测力计结构
图4.7 实测支承压力显现曲线
图4.7是实测回采巷道围岩移近的变化过程。支承压力显现范围延伸到 煤壁前方40m左右，愈靠近煤壁显现愈明显。煤壁前5m范围显现特别 强烈，为非弹性区。
• （4）侧向联络巷位移法 • 侧向联络巷位移法是在顺槽一侧设置一条 巷道监测线，如图4.8所示。观测开采前后 倾向支承压力分布状态。
图4.10 支承压力分布实测图
图4.11 实测P . H～S#6曲线
• 图4.11为实测开采上部煤层（6#煤层）时， 对下部煤层（8#煤层）工作面两侧支承压 力的影响范围（在侧向巷道中测）从各测 点的压力和下沉曲线变化可见，除P1的最 大压力为98kN外，其余各点压力和下沉都 是缓慢递增。显然，当6#煤层开采时，在 工作面两侧的影响范围对8#煤层应在17m 以内（测点Ⅰ距顺槽17m左右）。
图4.6 支承压力及其显现分布曲线
• ②测区布置与监测方法 • 超前巷道位移监测支承压力分布特征，在采场 前方布置仪器观测是位移信息的变化过程，实 现支承压力显现分布特征的测定。测区布置可 以与顶板运动监测类似，在巷道内等间距安设 5-7台位移计，间距3m -5m，当靠近煤壁的位 移计距煤壁2m左右时移至前方，监测顶底板 移近量和移近速度。一般情况下，每隔2小时 观测一次读数。也可以在支承压力影响范围外 的回采道内布置固定测站，监测采场推进过程 中（逼近测站过程中）的移近速度变化，得到 距煤壁不同距离的移近速度曲线。
• 本节主要介绍几种现场常用的支承压力分 布特征的监测方法。
（1）钻孔液压枕法
• 该方法是利用钻孔液压枕（油枕应力计）测量 煤体的相对应力变化。 • 采用钻孔测力计测定支承压力分布特征的关键 是测力计的预紧，否则只能给出很低的压力变 化或根本测不出压力。 • 测力计的预紧一般通过楔体结构实现，
1—液压囊；2—压力表；3—外楔体；4—内楔体
图4.3 应力计测孔布置示意图
• （2）钻屑法
• 钻屑法根据钻孔过程中单位孔深排出煤屑的重量、 体积和粒度组成等来判断采煤工作面煤体应力是 一种简便方法。 • 排出煤屑的状况，一方面与钻孔的几何尺寸有关， 另一方面与煤体内应力状况有关，在应力作用下 钻孔发生收缩变形，使钻孔的煤屑量和粒度组成 发生改变。 • 该方法是用手持式电钻垂直煤壁打眼，钻孔深 5m～8m，在钻孔过程中，收集钻出的煤屑，每 钻进一米测量一次煤屑重量和体积及用3mm筛子 测粒度组成。