沿空掘巷合理位置的確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦開采技術領域，尤其涉及一種采用沿空掘巷技術時，合理開掘位置的確定方法。
【背景技術】
[0002]沿空掘巷是指沿煤礦采場采空區(qū)邊緣掘進巷道。受采場上覆巖層運動的影響，在采空區(qū)邊緣煤體中存在應力降低區(qū)和應力增高區(qū)。把巷道布置在應力降低區(qū)中，有利于巷道維護，減少變形量。該方法成功的關鍵在于如何確定合理的開掘位置。
[0003]目前確定沿空掘巷的位置，主要根據(jù)工程類比法、理論計算法和數(shù)值模擬法。由于受到圍巖初始應力、圍巖本身強度、圍巖破壞程度、煤層開采厚度等地質(zhì)因素的綜合影響，采空區(qū)邊緣煤體應力分布極其復雜，通過以往方法很難確定最為合理的開掘位置。
[0004]通過現(xiàn)場煤巖體應力測量來確定沿空掘巷的位置目前尚未實現(xiàn)，其原因在于:
(I)采空區(qū)邊緣煤體受壓產(chǎn)生一定塑性破壞，取芯和封水都很困難，且破碎煤體強度不易確定，導致主流的應力解除法和水壓致裂法均不能實施；(2)傳統(tǒng)的地應力測試非常復雜，不適合大范圍多點測量；(3)采空區(qū)邊緣煤體應力測量，需在采煤工作面遠離后才能進行，所以只能通過超深孔測量，進一步增加了測量難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于現(xiàn)場應力測量技術的沿空掘巷合理位置的確定方法，可為煤礦回采巷道布置提供基本依據(jù)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種沿空掘巷合理位置的確定方法，其特征在于包括如下步驟:
a、建立監(jiān)測點和測試系統(tǒng):在采煤工作面前方，臨近下一個采場的回采巷道中設置監(jiān)測點；在監(jiān)測點向回采巷道外側巖體鉆鑿水平監(jiān)測孔，在監(jiān)測孔中間隔布置若干個壓力傳感器；壓力傳感器的數(shù)據(jù)傳導線從孔口引出，并延伸一段距離后接入數(shù)據(jù)采集設備和數(shù)據(jù)處理設備；注漿充填監(jiān)測孔，待其凝固后開始監(jiān)測數(shù)據(jù)；壓力傳感器將監(jiān)測到的應力數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集設備，數(shù)據(jù)采集設備將收集到的信號傳遞到數(shù)據(jù)處理設備；
b、監(jiān)測采空區(qū)邊緣煤體應力分布:隨著采煤工作面向前推進，待其越過監(jiān)測點一定距離后，監(jiān)測點旁邊的采場成為采空區(qū)；在采空區(qū)上覆巖層運動的影響下，監(jiān)測點煤體受力逐漸變化，同時煤體還會產(chǎn)生塑性變形，從而煤體將其受到的壓力完全傳遞給壓力傳感器；待采空區(qū)垮落完成，監(jiān)測點處煤體應力逐漸趨于穩(wěn)定，此時測得的結果即為開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力；綜合各個壓力傳感器測得的數(shù)據(jù)，得到開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布曲線；
C、確定沿空掘巷的合理位置:根據(jù)上述開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布曲線，分析應力高峰區(qū)、應力降低區(qū)的范圍，其中遠離煤壁的應力降低區(qū)范圍即為沿空掘巷的合理位置。
[0007]本發(fā)明的基本原理是:在采煤工作面前方煤壁預埋壓力傳感器，待工作面越過監(jiān)測點一定距離后，監(jiān)測點旁邊的采場成為采空區(qū)，由于采空區(qū)上覆巖層運動，其邊緣煤體產(chǎn)生應力重分布。應力重分布會引起煤體發(fā)生塑性變形，從而煤體與壓力傳感器充分接觸，其所受應力可以完全傳遞給壓力傳感器，從而監(jiān)測到開采擾動后采空區(qū)邊緣煤體的應力分布規(guī)律，進而確定合理的巷道開掘位置。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:通過科學方法測得開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布，進而準確的確定沿空掘巷的合理位置，克服了傳統(tǒng)方法的不足，為回采巷道布置提供準確依據(jù)。
【附圖說明】
[0009]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
圖1為本發(fā)明所述沿空掘巷合理位置的確定方法實施例的示意圖；
圖2為典型的開采擾動后采空區(qū)邊緣煤體的應力分布曲線。
【附圖說明】
[0010]結合附圖1，一種沿空掘巷合理位置的確定方法，其特征在于包括如下步驟:
a、建立監(jiān)測點和測試系統(tǒng):在采煤工作面a前方，臨近下一個采場的回采巷道b中設置監(jiān)測點；在監(jiān)測點向回采巷道外側巖體鉆鑿水平監(jiān)測孔，在監(jiān)測孔中間隔布置若干個壓力傳感器I ;壓力傳感器的數(shù)據(jù)傳導線從孔口引出，并延伸一段距離后接入數(shù)據(jù)采集設備2和數(shù)據(jù)處理設備3 ;注漿充填監(jiān)測孔，待其凝固后開始監(jiān)測數(shù)據(jù)；壓力傳感器將監(jiān)測到的應力數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集設備，數(shù)據(jù)采集設備將收集到的信號傳遞到數(shù)據(jù)處理設備；
b、監(jiān)測采空區(qū)邊緣煤體應力分布:隨著采煤工作面向前推進，待其越過監(jiān)測點一定距離后，監(jiān)測點旁邊的采場成為采空區(qū)；在采空區(qū)上覆巖層運動的影響下，監(jiān)測點煤體受力逐漸變化，同時煤體還會產(chǎn)生塑性變形，從而煤體將其受到的壓力完全傳遞給壓力傳感器；待采空區(qū)垮落完成，監(jiān)測點處煤體應力逐漸趨于穩(wěn)定，此時測得的結果即為開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力；綜合各個壓力傳感器測得的數(shù)據(jù)，得到開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布曲線，如圖2所示；
C、確定沿空掘巷的合理位置:根據(jù)上述開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布曲線，分析應力高峰區(qū)、應力降低區(qū)的范圍，其中遠離煤壁的應力降低區(qū)范圍(圖2中M區(qū)域)，即為沿空掘巷的合理位置。
[0011]以上所述實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體的實施方式的一種，本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種沿空掘巷合理位置的確定方法，其特征在于包括如下步驟: a、建立監(jiān)測點和測試系統(tǒng):在采煤工作面前方，臨近下一個采場的回采巷道中設置監(jiān)測點；在監(jiān)測點向回采巷道外側巖體鉆鑿水平監(jiān)測孔，在監(jiān)測孔中間隔布置若干個壓力傳感器；壓力傳感器的數(shù)據(jù)傳導線從孔口引出，并延伸一段距離后接入數(shù)據(jù)采集設備和數(shù)據(jù)處理設備；注漿充填監(jiān)測孔，待其凝固后開始監(jiān)測數(shù)據(jù)；壓力傳感器將監(jiān)測到的應力數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集設備，數(shù)據(jù)采集設備將收集到的信號傳遞到數(shù)據(jù)處理設備； b、監(jiān)測采空區(qū)邊緣煤體應力分布:隨著采煤工作面向前推進，待其越過監(jiān)測點一定距離后，監(jiān)測點旁邊的采場成為采空區(qū)；在采空區(qū)上覆巖層運動的影響下，監(jiān)測點煤體受力逐漸變化，同時煤體還會產(chǎn)生塑性變形，從而煤體將其受到的壓力完全傳遞給壓力傳感器；待采空區(qū)垮落完成，監(jiān)測點處煤體應力逐漸趨于穩(wěn)定，此時測得的結果即為開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力；綜合各個壓力傳感器測得的數(shù)據(jù)，得到開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布曲線； C、確定沿空掘巷的合理位置:根據(jù)上述開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布曲線，分析應力高峰區(qū)、應力降低區(qū)的范圍，其中遠離煤壁的應力降低區(qū)范圍即為沿空掘巷的合理位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沿空掘巷合理位置的確定方法，首先在采煤工作面前方煤壁預埋壓力傳感器，待工作面越過監(jiān)測點一定距離后，監(jiān)測點旁邊的采場成為采空區(qū)，由于采空區(qū)上覆巖層運動，其邊緣煤體產(chǎn)生應力重分布，煤體發(fā)生塑性變形，從而煤體與壓力傳感器充分接觸，其所受應力可以完全傳遞給壓力傳感器，從而監(jiān)測到開采擾動后采空區(qū)邊緣煤體的應力分布規(guī)律，得到應力降低區(qū)域的位置和范圍，進而確定合理的巷道開掘位置。本發(fā)明通過科學方法測得開采擾動后的采空區(qū)邊緣煤體應力分布，進而準確的確定沿空掘巷的合理位置，克服了傳統(tǒng)方法的不足，為回采巷道布置提供準確依據(jù)。
【IPC分類】E21C41-18
【公開號】CN104763424
【申請?zhí)枴緾N201510051235
【發(fā)明人】蔣宇靜, 吳學震, 王剛, 石永奎, 李博
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月1日