工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法

摘要

工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法，包括步骤：(a)在超前回采工作面50～100m范围内，在回采巷道的非回采帮，钻取不同深度的水平孔若干个；(b)在每一个水平孔内布置一台钻孔应力计；(c)将钻孔应力计全部连接至信号采集站，信号采集站布置在回采巷道内，超前回采工作面200～300m；(d)对钻孔应力计和信号采集站进行供电，开始对各监测点垂直应力进行连续监测；(e)待回采工作面推采至距离信号采集站10～20m时，生成应力变化曲线；(f)确定各监测点应力变化曲线类型，确定工作面采空区侧向煤体塑性区宽度。本发明操作方便，安全可靠，准确度高。

说明书

技术领域

本发明涉及工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法。

背景技术

回采工作面采空区侧向煤体塑性区宽度是进行区段煤柱设计的重要依 据之一。就煤体塑性区或破裂区测量而言，目前已有多种测量方法，其中， 应用较多的有钻孔窥视法、钻屑法、注水渗透法、地震波法、声发射法等， 但实践表明，该类方法对宏观裂隙发育的破裂区宽度测量效果较佳，对塑性 区宽度测量精度不够。而且，这些方法不便于针对采空区侧向煤体进行测量。 因此，目前，针对侧向煤体塑性区宽度，尤其是采空区侧向煤体塑性区宽度 进行测量确定仍是一个难题。

钻孔应力计是煤矿井下常用的巷帮垂直应力监测设备，该设备体积小， 结构简单，便于安装，并且可以安装在采空区后方侧向煤体内，方便于对采 空区侧向煤体塑性区的监测。但实际上，钻孔应力计监测结果仅仅是煤体相 对应力值，监测结果本质的意义在于反映监测点煤体应力变化趋势。因此， 不同钻孔应力计间的监测结果没有比较价值，也就无法准确判断出应力峰值 真实位置，目前采用的钻孔应力计监测方法对于煤体塑性区的监测确定同样 存在准确度不高的问题。

目前，现有技术中还没有一种操作简便、实施安全、准确度高的工作面 采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法。

发明内容

采用钻孔应力计监测煤体塑形宽度存在准确度不高的原因，主要是钻孔 应力计本身精度问题，不同钻孔应力计之间监测结果的大小不能准确的反映 监测点应力大小关系。但对于同一钻孔应力计而言，其压力变化趋势可以较 为准确的反映该监测点煤体应力的变化趋势。基于此，本发明提供了一种操 作简便、安全可靠、监测确定结果准确的工作面采空区侧向煤体塑性区宽度 监测确定方法。

本发明采用的技术方案如下：

工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法，包括如下步骤：

(a)在超前回采工作面50～100m范围内，在回采巷道的非回采帮，钻 取不同深度的水平孔若干个；

(b)在每一个所述水平孔内布置一台钻孔应力计；

(c)将所述钻孔应力计全部连接至信号采集站，所述信号采集站布置 在所述回采巷道内，超前所述回采工作面200～300m；

(d)对所述钻孔应力计和所述信号采集站进行供电，使其开始对各监 测点垂直应力进行连续监测；

(e)待所述回采工作面推采至距离所述信号采集站10～20m时，利用 所述信号采集站所采集的应力数据生成应力变化曲线；

(f)确定各监测点在工作面推采前后的应力变化曲线类型，据此，确 定工作面采空区内侧向煤体塑性区宽度。

在上述工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法中，步骤(f) 所述各监测点的应力变化曲线类型分为两种，一种为“上升-下降-稳定”型 曲线，反映煤体已经发生塑性破坏，一种为“上升-稳定”型曲线，反映煤 体依然处于弹性状态，未发生塑性破坏。根据此种分类，当相邻两个监测点 的应力变化曲线类型出现不同时，确认采空区侧向煤体塑性区边界线处于此 两个监测点之间，确定工作面采空区内侧向煤体塑性区宽度为此两个监测点 连线中点与所述回采巷道的垂直距离。

在上述工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法中，步骤(a) 所述水平孔均垂直于巷帮，相邻两个所述水平孔的走向间距为1m，深度差 为1m。

在上述工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法中，步骤(a) 所述水平孔数量为10个，最小深度为5m。

在上述工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法中，所述钻孔应 力计与所述信号采集站连接线路紧靠所述非回采帮布置，并用套管保护。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明提供的工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法， 由于只需在工作面回采完毕前一次性安装钻孔应力计，监测过程无需人工干 预，无需工人进入采空区，因此，本发明操作简便，施工成本低，安全可靠。

②本发明提供的工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法， 由于只分析同一钻孔应力计的应力变化规律，并不需要对不同钻孔应力计监 测数值大小进行比较分析，因此，本发明绕开了钻孔应力计本身无法实现准 确定量监测的难题，监测确定结果准确度获得有效提高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法实施布 置示意图；

图2是本发明工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法获得的 监测点“上升-下降-稳定”型应力变化曲线和“上升-稳定”型应力变化曲 线。

图中附图标记表示为：1-回采工作面，2-回采巷道，3-非回采帮，4- 水平孔，5-钻孔应力计，6-信号采集站，7-工作面采空区，8-“上升-下降- 稳定”型应力变化曲线，9-“上升-稳定”型应力变化曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明实施方式作进一步地详细描述。

所述工作面采空区侧向煤体塑性区宽度监测确定方法，包括如下步骤：

(a)在超前回采工作面1的50～100m范围内，在回采巷道2的非回采 帮3，钻取不同深度的水平孔4若干个；

(b)在每一个所述水平孔4内布置一台钻孔应力计5；

(c)将所述钻孔应力计5全部连接至信号采集站6，所述信号采集站6 布置在所述回采巷道2内，超前所述回采工作面1的距离为200～300m；

(d)对所述钻孔应力计5和所述信号采集站6进行供电，开始对各监 测点垂直应力进行连续监测；

(e)待所述回采工作面1推采至与所述信号采集站6的距离为10～20m 时，利用所述信号采集站6所采集的应力数据生成应力变化曲线；

(f)确定各监测点在工作面推采前后的应力变化曲线类型，据此，确 定工作面采空区7内侧向煤体塑性区宽度。

在本实施例中，步骤(f)所述各监测点的应力变化曲线类型分为两种， 一种为“上升-下降-稳定”型曲线8，一种为“上升-稳定”型曲线9。

在本实施例中，步骤(a)所述水平孔4均垂直于巷帮，相邻两个所述 水平孔4的走向间距为1m，深度差为1m。

在本实施例中，步骤(a)所述水平孔4数量为10个，最小深度为5m。

在本实施例中，所述钻孔应力计5与所述信号采集站6连接线路紧靠所 述非回采帮3布置，并用套管保护。

在其他实施例中，步骤(a)所述水平孔4均垂直于巷帮，相邻两个所 述水平孔4的走向间距为1m，深度差为0.5m。

在其他施例中，步骤(a)所述水平孔4数量为20个，最小深度为5m。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷 举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围 之中。