一种斜井注浆过程中底板变形破坏预警方法

摘要

本发明公开了一种斜井注浆过程中底板变形破坏预警方法，包括在斜井注浆段外一定距离安装激光指向仪；在底板中间位置均匀安放若干个预警靶，调整靶面的高度，使得靶面上边缘与激光线保持一定距离；在注浆段末端外一定距离安放一个预警靶，调整靶面的高度使得激光线照射到该靶面上；在注浆过程中观测末端靶面是否有激光点能够判断注浆段是否存在底鼓超限，观测注浆段内安放的预警靶面可判断何处底板底鼓超限；本方法采用的设备原理简单、操作方便、灵活性好，针对性强，采用的设备可重复使用，能够快速实现底板变形破坏的预警，并能确定底鼓变形超限的位置，以保证斜井注浆过程底板的安全，防止底板变形破坏现象的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山建设领域，具体涉及一种斜井注浆过程中底板变形破坏预警方法。

背景技术

井工开采煤矿主要通过井筒建立井上下的联络，井筒分为立井、斜井，斜井的施工工艺相对简单，一般用于煤层埋深较浅，松散层厚度小的地质条件，在我国的山西、内蒙、陕西大量应用。斜井在松散层段、基岩风化段建设完成后，在井壁混凝土的接茬、质量缺陷部位一般都会出现渗漏现象。井壁注浆是治理井壁渗漏最常用的手段，注浆设备在一定的压力作用下把浆液注入井壁内部或井壁后，以封堵井壁渗漏的通道，进而消除井壁渗漏现象。

煤矿斜井的断面一般为直墙半圆拱形，顶帮整体为弧形，承压能力较高，底板为平板状，承压能力低。在进行底板注浆时必须控制注浆压力，监测底板变形，以防发生底板严重底鼓、破裂的现象。在我国由于底板注浆过程控制不当，造成底板严重破裂，底板下带压水砂从破裂处大流量涌出，曾引发多起严重的突水涌砂现象，造成了斜井被淹，矿井停产，井筒报废事故。

除在注浆过程中采用控制注浆压力、采用可注性更好的注浆材料外，在底板注浆过程中设置底板变形监测预警的装置，以及时判断底板变形的程度，达到预警值及时停止注浆，是预防底板变形破坏，保证底板安全的有效方法。检索发现，当前井壁安全预警主要是在井壁混凝土中埋设传感装置(如专利：ZL201810242255.7对井壁进行监测的钢弦式传感器系统和变形预警的方法；ZL201410100335.0立井井壁变形分布式光纤检测方法)，通过传感装置监测的混凝土变形值来预测井壁的破裂问题，此类方法技术要求高，成本大，针对注浆过程的应用性不高。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种斜井注浆过程中底板变形破坏预警方法，其原理简单，操作方便，能够有效防止煤矿斜井注浆过程中的底板变形破坏问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种斜井注浆过程中底板变形破坏预警方法，具体包括以下步骤：

S1、在斜井注浆段外一定距离安装、固定隔爆型激光指向仪，激光指向仪安装在底板中间位置并且保证激光指向仪的激光线指向斜井注浆段方向，激光线与底板平行，激光线在竖直方向上的投影位于底板中间位置；

S2、在底板中间位置每间隔一定距离安放一个预警靶，调整靶面的高度，使得靶面上边缘与激光线保持一定距离，此距离即为注浆过程中允许底板变形的最大距离；

S3、在注浆段末端外一定距离安装一个预警靶，调整靶面的高度使得激光线照射到该靶面上；

S4、在注浆过程中观测末端靶面，若靶面上的激光点没有消失则一直保持注浆；若观测到靶面上的激光点消失则说明注浆段内某位置底板底鼓变形造成对应位置预警靶抬升，靶面挡住了激光线，则应立即停止注浆；

S5、逐个检查注浆段内各个靶面上的激光照射情况，找到靶面有激光照射的预警靶则判断该激光靶位置即为底鼓变形超限位置。

优选地，步骤S1中激光指向仪发出的激光线与底板的距离控制在1.0-1.5m。

优选地，步骤S2中预警靶的底座与靶面之间通过能够调节长度的连接杆固定连接在一起。

优选地，步骤S2中预警靶之间安放的间隔距离与斜井宽度一致。

优选地，步骤S1中激光指向仪与注浆段前端的距离等于10倍斜井宽度，步骤S3中注浆段末端外的预警靶与注浆段末端的距离等于10倍斜井宽度。

优选地，靶面与激光线的距离应根据底板的现状调整，根据底板现状确定不同段允许底鼓变形量，再分别确定不同位置靶面上边缘与激光线的距离，以实现针对性、差异化的预警。

本发明的有益效果在于：本方法采用的设备原理简单、操作方便、灵活性好，针对性强，采用的设备可重复使用，能够快速实现底板变形破坏的预警，并能确定底鼓变形超限的位置，以保证斜井注浆过程底板的安全，防止底板变形破坏现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光指向仪与预警靶安装位置示意图；

图2为发明实施例提供的底板变形时状态图；

图3为发明实施例提供的预警靶结构示意图。

附图标记说明：

1、底板；2、激光指向仪；3、激光线；4、预警靶；5、斜井顶帮；6、靶面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，煤矿斜井顶帮5整体为弧形，承压能力较高，底板1为平板状，承压能力低，在进行底,1注浆时必须控制注浆压力，监测底板1变形，以防发生底板1严重底鼓、破裂的现象，本实施例提供的一种斜井注浆过程中底板变形破坏预警方法，具体包括以下步骤：

S1、在斜井注浆段外一定距离安装、固定隔爆型的激光指向仪2，激光指向仪2安装在底板1中间位置并且保证激光指向仪2的激光线3指向斜井注浆段方向，激光线3与底板1平行，激光线3在竖直方向上的投影位于底板1中间位置；底板1为平板状，注浆过程中底板1中间位置一般变形幅度最大，也最易破裂，安装在此位置能最先预警；

激光指向仪2发出的激光线3与底板1的距离控制在1.0-1.5m，该距离有利于人后期观测光线及调整靶面6的位置，激光指向仪2与注浆段前端的距离等于10倍斜井宽度，设置该距离以防止注浆过程中激光指向仪2安装位置底板1变形；

S2、在底板1中间位置每间隔一定距离安放一个预警靶4，调整预警靶4上靶面6的高度，使得靶面6上边缘与激光线3保持一定距离，此距离即为注浆过程中允许底板1变形的最大距离；预警靶4之间安放的间隔距离与斜井宽度一致；如图3所示，预警靶4的底座与靶面之间通过能够调节长度的连接杆固定连接在一起；

S3、在注浆段末端外一定距离安装一个预警靶，调整靶面6的高度使得激光线3照射到该靶面上，该预警靶与注浆段末端的距离等于10倍斜井宽度；

S4、如图2所示，在注浆过程中观测末端靶面6，若靶面上的激光点没有消失则一直保持注浆；若观测到靶面上的激光点消失则说明注浆段内某位置底板1底鼓变形造成对应位置预警靶抬升，靶面挡住了激光线3，则应立即停止注浆；

S5、逐个检查注浆段内各个靶面6上的激光照射情况，找到靶面有激光照射的预警靶则判断该激光靶位置即为底鼓变形超限位置。

预警靶的靶面6与激光线3的距离应根据底板1的现状调整，比如有些段底板1已经出现底鼓、破裂等现象，注浆过程再允许底板1变形量极小，有些区域底板1条件较好能够允许底板1有相对较大变形，即根据底板1现状，确定不同段允许底鼓变形量，分别确定不同位置靶面6上边缘与激光线3的距离，以实现针对性、差异化的预警。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。