综采面顶板与支护质量监控原理研究

综采面顶板与支护质量监控原理研究

张帅锋410185198712063539

摘要：本论文在分析我国综合机构化采煤发展现状的基础上，探讨了顶板与支护质量监控的控制论和PDCA循环原理的应用，旨在为综采面的优化质量监控工作提供指导。通过研究综采面的质量监控方法，我们探索了如何整合传统监控方法和先进监控技术，以改进煤矿质量管理和确保矿井的安全和高效运营。

关键词：综采面；质量监控；控制论；PDCA循环；煤矿安全

引言：综合机构化采煤是煤矿工业中一种重要的采煤方法，其独特性质要求在采煤和支护过程中同时进行，以确保矿井的稳定性和生产效率。然而，顶板与支护质量监控一直是综采面运营中的一项重大挑战。传统的质量监控方法在简单性和低成本方面具有优势，但缺乏客观性和实时性。为了提高质量监控的效力，引入控制论和PDCA循环原理，以及先进监控技术，变得至关重要。本文的目的在于探讨控制论和PDCA循环原理如何应用于顶板与支护质量监控，以及介绍先进监控技术的运用。

一、综合机构化采煤发展现状

综合机构化采煤（以下简称综采）是一种重要的煤矿采煤方法，其特点在于同时进行采煤和支护作业。这种采煤方式通常在具有较薄煤层和较硬围岩的煤矿中广泛应用。综采过程中，矿工首先进行顶板的采掘，然后紧接着进行支护，以确保矿井的稳定和安全。这一连续作业流程的特点使得综采成为高效的煤矿采煤方法之一。我国是世界上最大的煤矿生产国之一，煤炭在我国的能源结构中仍然占有重要地位。因此，提高煤矿采煤效率和安全性对我国煤矿工业至关重要。在这一背景下，综采作为一种高效采煤方法，广泛应用于我国的煤矿。综采面的数量和规模不断增加，为我国的煤矿产量和经济发展做出了巨大贡献。[1]

尽管综采面在提高采煤效率方面表现出色，但同时也面临着一系列质量监控问题。传统的综采面质量监控方法主要依赖于人工检查和经验判断，这可能导致不准确的质量控制和安全风险。而且煤矿工作环境通常恶劣，限制了人工监控的有效性。因此，需要更先进的监控技术来解决这些问题，提高综采面的顶板与支护质量。

二、顶板与支护质量监控控制理论

（一）质量监控概念

质量监控是一种系统性的方法，旨在测量、评估和改进产品或过程的特征，以确保其符合特定标准和要求。在综采面的背景下，质量监控涉及到顶板和支护系统的特性，如稳定性、强度、变形等。通过监控这些特性，矿山经营者可以及时发现潜在问题，采取措施来确保矿井的安全和高效生产。质量监控概念的核心是收集数据，分析数据，制定决策，以便采取必要的行动来改进质量。

（二）控制论在综采面质量监控中的应用

控制论是一种管理和工程领域中的重要理论，它关注系统的稳定性和性能。在综采面的质量监控中，控制论可以应用于建立数学模型，以描述顶板和支护系统的行为。通过监控系统的输入和输出，可以使用控制论来识别潜在问题并采取措施来维持系统的稳定性。例如，控制论可以用来制定针对支护系统的自动调整策略，以确保在不同地质条件下支护的质量得以维持。

（三）PDCA循环原理在质量监控中的作用

PDCA（Plan-Do-Check-Act）循环原理是一种系统性的方法，用于持续改进过程或产品的质量。在综采面的质量监控中，PDCA循环原理的应用具有重要意义。首先，在“Plan”阶段，矿山经营者可以设定质量监控的目标，并设计相应的监控系统。然后，在“Do”阶段，数据被收集，监控系统被实施，支护和采煤工作进行。在“Check”阶段，数据被分析，异常被检测，问题被识别。最后，在“Act”阶段，根据检查阶段的结果，采取行动来改进质量控制方法和支护措施。通过综采面质量监控中的控制论和PDCA循环原理的应用，我们可以建立更为科学和系统的质量监控体系，以确保矿井的安全和生产效率。[2]

三、综采面顶板与支护质量监控方法

（一）传统监控方法

传统的综采面顶板与支护质量监控方法主要依赖于人工检查和经验判断。在这些方法中，矿工通过目视检查和手动测量来评估顶板和支护的质量。虽然传统方法在过去发挥了重要作用，但它们存在一些明显的局限性，人工检查容易受主观因素的影响，不够客观和准确。采煤工作环境通常恶劣，如尘埃、高温、高湿度等，这对矿工的身体健康构成威胁，限制了人工监控的有效性。而且传统方法不能提供实时监控和数据记录，这使得问题的早期识别和及时干预变得困难。

（二）先进监控技术

随着科技的不断发展，先进的监控技术已经应用于综采面顶板与支护质量监控中，以解决传统方法的局限性。激光扫描仪可用于三维扫描矿井空间，以创建地质和支护系统的精确模型。这种技术能够提供高分辨率的数据，用于实时监控支护的变形和稳定性。声波传感器可以用来监测顶板和支护系统中的声音信号，从而识别潜在的问题，如裂缝或岩层移动。声波监测技术可以提供早期警报，帮助预防意外事件。通过收集大量数据并应用数据分析和人工智能技术，可以实现对质量监控数据的自动处理和分析。这有助于识别潜在问题，制定更有效的支护策略，并改进质量控制。

[3]

（三）监控方法的优劣比较

传统监控方法和先进监控技术各有其优势和劣势。传统方法在简单性和低成本方面具有优势，但存在主观性和不足以满足现代煤矿质量监控需求的问题。先进监控技术提供了更为客观和准确的数据，允许实时监控和更早的问题识别，但需要更高的投资和技术支持。

四、PDCA循环在质量监控中的应用

PDCA（Plan-Do-Check-Act）循环原理在综采面顶板与支护质量监控中的应用具有关键意义，以确保矿山安全和质量的持续改进。计划（Plan）阶段 首先涉及制定明确的质量监控目标，明确定义顶板与支护的质量标准，并选择适当的监控技术和工具。这一阶段还包括资源规划和时间表制定，以确保有足够的支持和资源用于监控系统的设计和实施。计划阶段的目标是明确方向，确保监控系统的有效实施。执行（Do）阶段 是将计划付诸实践的过程。在这个阶段，我们收集数据，实施监控系统，确保数据的准确性和实时性。这可能需要定期的数据采集和监控设备的维护，以保持系统的正常运行。执行阶段是将计划的理念转化为实际操作的关键时刻，确保监控系统能够有效地运行。

检查（Check）阶段 涉及对收集的数据进行分析和评估，以识别潜在问题和不一致性。通过数据分析工具和技术的使用，我们可以检查已收集的数据，以确定是否达到了质量标准。这一阶段也包括异常检测，以监测系统是否能够及时发现潜在问题。检查阶段有助于及早警示潜在风险，并提供了必要的数据来支持下一步的改进措施。最后，改进（Act）阶段 是根据检查阶段的结果采取纠正措施的时候，以改善质量监控和质量管理方法。这包括制定质量改进措施，根据检查阶段的发现对支护策略进行修改，或者调整监控系统。同时，该阶段还提出了优化建议，以确保综采面的质量监控得到持续改进和适应变化的需求。改进阶段是PDCA循环的关键，它使质量监控系统不断演进和提高。

通过完整的PDCA循环，我们建立了一个系统性的质量监控框架，不断学习和改进，以满足不断变化的挑战和标准。这一方法有助于提高综采面的质量监控的系统性和持续性，确保煤矿生产的安全性和效率。通过PDCA循环的应用，中国的煤矿工业将能够更好地应对未来的挑战，确保资源的高效开采和生产的安全性。

结论：总之，综采面的质量监控是一项不断发展和改进的工作，需要综合利用不同方法和技术，以满足现代煤矿工业的需求。通过引入新技术和理论，煤矿经营者可以提高质量监控的精度，降低风险，并确保矿井的可持续运营。这些努力不仅将改进综采面的安全性，还将为煤炭产业的未来发展提供坚实的基础。

参考文献：

[1]钱鸣高,孟祥荣.综采工作面矿压显现与支护质量监控[J].中国煤炭, 1995(7):4.DOI:CNKI:SUN:ZGME.0.1995-07-017.

[2]刘双跃,李全生.综采面顶板与支护质量监控[J].矿山压力与顶板管理, 1990(2):4.

[3]李全生钱鸣高.综采共作面顶板状态与支护质量监控[J].煤矿开采, 1991, 000(001):P.34-39.