15-顶板离层仪在顶帮安全管理中的应用
海南山金顶板离层仪在顶帮安全管理中
的应用
一、研发背景
1、矿山顶帮安全管理难度大
海南山金矿业有限公司抱伦金矿自上世纪80年代开采，历史形成的民采老空区、采空区较多，其中，矿山民采时期主要采用“之”字形空场法开采，形成了上下数百米、长达整个矿体长度的采空区。矿床采空区中存有大量位置不详的高品位残矿资源，而且这些采空区数量大、上下连通，对矿山深部及下部的开采构成较大安全隐患。
2、人工观测地压变化的局限性
传统观测地压变化的方法是人工肉眼观察法，缺点是不直观、不准确、只能看到巷道顶帮表面的变化，不能监测到深部的变化情况。
二、成果内容
为了更直观、准确的监测到采空区的地压活动，采用在巷道顶板、帮部安装矿用顶板离层仪，捕捉顶帮岩层内外位移值的方法来做好顶帮地压变化监测工作。
1、工作原理（见图1）
安装在巷道顶帮的顶板离层仪可以监测巷道顶板、巷帮的围岩层分离产生的位移，作为顶帮安全管理技术的一项措施，同时为巷道支护设计及工程经验积累提供可靠数据。
在已探明的采空区附近、临近采空区的掘进巷道、采场内顶板及帮部垂直于岩石节理面安装离层仪，直观、准确地观测到巷道顶帮的变化情况，每天安排专人观测离层仪指示刻度并记录，对比分析岩石离层情况，根据离层的不同程度确定治理方案。
图1 顶板离层仪安装示意及原理图
2、主要构成结构（见图2）
（1）固定装置：深基点锚爪/浅基点锚爪
锚爪是顶板离层仪不可或缺的组成部分，深基点锚爪安装在钻孔底部（约8m处），通过不锈钢钢丝绳与测读数装置相连；浅基点锚爪安装固定在钻孔中部（约2.4m处），亦通过不锈钢钢丝绳与测读数装置相连。深/浅基点锚爪固定在钻孔壁间，安装后极其牢固，不会出现滑落现象。
（2）观测装置：测读数装置、刻度游标等
测读数装置是露在外部的一部分，它通过空口套管（孔内盘）固定在巷道顶帮上。深基点对应测读数装置的深基点刻度部分，浅基点对应测读数装置的浅基点刻度部分。测读数装置的两端均套有刻度游标，刻度游标所指的刻度即为岩石离层数值。深部与浅部的岩层若变化离层则对应牵动深/浅基点的钢丝绳，钢丝绳再牵动深/浅基点刻度游标在测度数装置（管）上滑动，继而读取岩层离层数值。
测读数装置不仅有“mm”级刻度，而且分为“蓝、黄、红”三个颜色区域，蓝色表示顶部松动离层值较小，处于较稳定的状态，作业人员应加强巷道围岩观测频次；黄色表示离层松动已达到警界值，作业人员应停止作业，撤离作业面；红色则表示顶板离层松动值较大，已进入危险状态，作业人员必须立即停止作业，撤离作业面，采取有效的支护方案。
图2 顶板离层仪结构图
三、“顶板离层仪”特点
1、结构简单、轻便，安装方便
顶帮离层仪由锚爪、钢丝绳（细）、空口套管（孔内盘）、测度数装置、刻度游标等小组件组成，总质量约0.5kg。使用锚杆钻机钻孔8m，采用接长锚杆钻杆以此将深/浅基点锚爪送入钻孔中，再固定其他组件即可。
2、观测直观、准确
顶板离层仪安装完毕后，直接读取深/浅基点刻度游标所在的刻度读数，该度数即为岩层离层数值。
3、价格低廉
一个顶板离层仪价格在人民币100元左右，经济适用。
四、效益分析
“顶板离层仪”可以推广至所有矿山井下采掘巷道顶帮安全管理中，可有效地避免采空区突然塌陷造成人员伤亡事故和采掘工程的浪费，具有很高的推广价值。
