一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，包括：當巷道向前推進距離，在所述巷道推進位置設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站；獲取所述礦壓監(jiān)測的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取所述鉆孔探測的鉆孔探測數(shù)據(jù)，獲取所述聲發(fā)射觀察的聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)；對所述礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理分析得到礦壓監(jiān)測分析結(jié)果，對所述鉆孔探測數(shù)據(jù)進行處理分析得到鉆孔探測分析結(jié)果，對所述聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)進行處理分析得到聲發(fā)射分析結(jié)果；進行對比分析，得出巷道整體支護效果情況，如果所述巷道整體支護效果情況中包括巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息，則對巷道頂板穩(wěn)定性進行預測警報。本發(fā)明通過設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站，實現(xiàn)對巷道頂部穩(wěn)定性進行預測警報。
【專利說明】一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巷道相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]巷道開挖會引起圍巖體應力的重新分布，導致巷道圍巖失穩(wěn)破壞，從而造成各種事故的發(fā)生，而頂板事故占煤礦生產(chǎn)事故的比例最高，因此必須對巷道頂板穩(wěn)定性進行動態(tài)監(jiān)測及預測預報，保證礦井的安全高效開采。在煤礦生產(chǎn)中，對巷道頂板進行連續(xù)監(jiān)測，及時掌握頂板動態(tài)變化情況，不僅能夠得到頂板變形及離層等的準確信息，還可以推斷預測出各種頂板條件下的覆巖運動規(guī)律，能及早發(fā)現(xiàn)頂板失穩(wěn)的征兆等不安全隱患，以便采取應急措施，避免事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的頂板監(jiān)測技術(shù)方法主要包括位移及壓力監(jiān)測，這些方法實施簡便、簡單易懂，但需配備較多的人力，且數(shù)據(jù)的真實性難以評判和掌握，更加難以實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測且信息量較少，在一定程度上制約了頂板監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。而如何實現(xiàn)對巷道頂板圍巖穩(wěn)定性進行連續(xù)、實時和準確性監(jiān)測及預測預報是目前亟待解決的問題，這影響著煤礦的安全高效開采。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)未能實現(xiàn)對巷道頂板圍巖穩(wěn)定性進行連續(xù)、實時和準確性監(jiān)測及預測預報的技術(shù)問題，提供一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法。
[0004]一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，包括:
[0005]當巷道向前推進距離，在所述巷道推進位置設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站，所述礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測內(nèi)容包括:礦壓監(jiān)測、鉆孔探測以及聲發(fā)射觀察；
[0006]獲取所述礦壓監(jiān)測的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取所述鉆孔探測的鉆孔探測數(shù)據(jù)，獲取所述聲發(fā)射觀察的聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)；
[0007]對所述礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理分析得到礦壓監(jiān)測分析結(jié)果，對所述鉆孔探測數(shù)據(jù)進行處理分析得到鉆孔探測分析結(jié)果，對所述聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)進行處理分析得到聲發(fā)射分析結(jié)果；
[0008]對所述礦壓監(jiān)測分析結(jié)果、所述鉆孔探測分析結(jié)果及所述聲發(fā)射分析結(jié)果進行對比分析，得出巷道整體支護效果情況，如果所述巷道整體支護效果情況中包括巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息，則對巷道頂板穩(wěn)定性進行預測警報。
[0009]本發(fā)明通過設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站，根據(jù)礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測內(nèi)容進行分析，從而實現(xiàn)對巷道頂部穩(wěn)定性進行預測警報。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法的工作流程圖；
[0011]圖2為本發(fā)明最佳實施例中礦壓監(jiān)測站的設(shè)置示意圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0013]如圖1所示為本發(fā)明一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法的工作流程圖，包括:
[0014]步驟3101，當巷道向前推進距離，在所述巷道推進位置設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站，所述礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測內(nèi)容包括:礦壓監(jiān)測、鉆孔探測以及聲發(fā)射觀察；
[0015]步驟3102，獲取所述礦壓監(jiān)測的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取所述鉆孔探測的鉆孔探測數(shù)據(jù)，獲取所述聲發(fā)射觀察的聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)；
[0016]步驟3103，對所述礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理分析得到礦壓監(jiān)測分析結(jié)果，對所述鉆孔探測數(shù)據(jù)進行處理分析得到鉆孔探測分析結(jié)果，對所述聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)進行處理分析得到聲發(fā)射分析結(jié)果；
[0017]步驟3104，對所述礦壓監(jiān)測分析結(jié)果、所述鉆孔探測分析結(jié)果及所述聲發(fā)射分析結(jié)果進行對比分析，得出巷道整體支護效果情況，如果所述巷道整體支護效果情況中包括巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息，則對巷道頂板穩(wěn)定性進行預測警報。
[0018]本發(fā)明在步驟3101中，當巷道向前推進距離，在所述巷道推進位置設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站。通過在步驟3102?3104中對對所述礦壓監(jiān)測分析結(jié)果、所述鉆孔探測分析結(jié)果及所述聲發(fā)射分析結(jié)果進行對比分析，得出巷道整體支護效果情況，當所述巷道整體支護效果情況中包括巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息，則對巷道頂板穩(wěn)定性進行預測警報。通過設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站，從而實現(xiàn)對巷道頂部穩(wěn)定性進行預測警報。
[0019]在其中一個實施例中，還包括:當所述巷道每向前推進所述距離，在所述巷道推進位置設(shè)置所述礦壓監(jiān)測站。
[0020]優(yōu)選地，所述距離為50米。
[0021]巷道每向前推進距離(50米)，則設(shè)置一個礦壓監(jiān)測站，從而能夠更好地清楚巷道的情況。每個礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測內(nèi)容相同。
[0022]在其中一個實施例中，還包括:如果在掘進過程中遇到地質(zhì)構(gòu)造帶，則調(diào)整所述礦壓監(jiān)測站的位置，或者增加設(shè)置所述礦壓監(jiān)測站。
[0023]本實施例在掘進過程中遇到地質(zhì)構(gòu)造帶如斷層，褶皺等，適當調(diào)整測站位置或增加測站，以便對巷道特殊段進行觀測研究。
[0024]在其中一個實施例中，所述礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測范圍小于或等于5米。
[0025]本實施例，通過限制監(jiān)測范圍，以使得監(jiān)測數(shù)據(jù)更加精確。
[0026]在其中一個實施例中，所述礦壓監(jiān)測包括表面位移監(jiān)測、頂板離層監(jiān)測、深部位移監(jiān)測及錨桿受力監(jiān)測。
[0027]優(yōu)選地，所述表面位移監(jiān)測采用十字測量法對所述巷道的兩幫移近量、所述巷道的頂板和底板移近量，以及所述巷道的頂板下沉量進行監(jiān)測；所述頂板離層監(jiān)測采用頂板離層儀對所述巷道的頂板內(nèi)部離層進行監(jiān)測；所述深部位移采用多點位移計對所述巷道的頂板的深部位移進行監(jiān)測；所述錨桿受力監(jiān)測采用液壓枕對所述錨桿的受力進行實時監(jiān)測。
[0028]優(yōu)選地，所述鉆孔探測采用鉆孔窺視儀對所述巷道的圍巖內(nèi)部裂隙進行觀測；所述聲發(fā)射觀察采用聲發(fā)射儀對所述巷道的圍巖內(nèi)部裂隙動態(tài)發(fā)展進行實時觀測。
[0029]優(yōu)選地，所述巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息包括:所述巷道的頂板下沉超過預設(shè)閾值、所述巷道的頂板離層變化超過預設(shè)閾值、所述巷道的頂板內(nèi)部圍巖破壞程度超過預設(shè)閾值、所述巷道的頂板內(nèi)部圍巖破壞范圍超過預設(shè)閾值或所述巷道的錨桿崩落。
[0030]如圖2所示為本發(fā)明最佳實施例中礦壓監(jiān)測站的設(shè)置示意圖。
[0031]作為本發(fā)明的最佳實施例，在巷道6里布置礦壓監(jiān)測站1、礦壓監(jiān)測站2、礦壓監(jiān)測站3、礦壓監(jiān)測站4及礦壓監(jiān)測站5，對巷道頂板穩(wěn)定性進行動態(tài)監(jiān)測，實時準確地反映當前區(qū)域巷道頂板所處的狀態(tài)，并對頂板穩(wěn)定性進行預測預報。具體過程如下:
[0032]當巷道向前掘進至500時，在該處布置頂板離層儀11、表面位移測量裝置12、聲發(fā)射儀13、鉆孔窺視儀14、多點位移計15以及液壓枕16，將這些內(nèi)容控制在5111范圍內(nèi)。隨巷道繼續(xù)向前掘進，當掘進至100% 150^,200^,250^時，分別布置礦壓監(jiān)測站2、礦壓監(jiān)測站3、礦壓監(jiān)測站4及礦壓監(jiān)測站5，監(jiān)測內(nèi)容同礦壓監(jiān)測站1。接著對礦壓監(jiān)測測得的數(shù)據(jù)進行分析，得到巷道圍巖表面變形情況與巷道掘進時間、距掘進迎頭距離之間的關(guān)系，巷道頂板錨桿錨固范圍內(nèi)及錨固范圍外的離層情況，巷道頂板深部圍巖變形情況隨時間的變化發(fā)展規(guī)律，錨桿、錨索軸向受力隨時間的變化情況，從而得到巷道圍巖變形破壞特征，判斷該區(qū)域支護效果是否良好；隨著時間的推移，重復對各測站的鉆孔進行連續(xù)觀測，獲取頂板巖層的破碎情況，根據(jù)鉆孔窺視儀14定量分析巷道圍巖內(nèi)部裂隙擴展發(fā)育與時間的關(guān)系，從而獲取整條巷道頂板內(nèi)部裂隙動態(tài)演化規(guī)律；對聲發(fā)射儀13得到的脈沖數(shù)和能量數(shù)據(jù)進行處理分析，得到巷道圍巖內(nèi)部變形破壞與脈沖及能量之間的關(guān)系。通過礦壓觀測，鉆孔探測及聲發(fā)射結(jié)果分析出各測量因素與巷道圍巖變形破壞的關(guān)系，從而得到巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息(特征前兆信息和特征主要包括頂板下沉異常，頂板離層變化大，頂板內(nèi)部圍巖破壞劇烈、范圍廣，錨桿崩落等。最后將礦壓監(jiān)測得到的巷道表面、深部圍巖變形情況及錨桿索受力情況，鉆孔探測得到的巷道頂板內(nèi)部裂隙動態(tài)演化規(guī)律及聲發(fā)射得到的巷道圍巖內(nèi)部變形破壞情況進行綜合分析，并根據(jù)得到的各測量因素與巷道圍巖變形破壞的關(guān)系，得出巷道整體圍巖變形破壞情況是否在控制標準范圍內(nèi)，從而判定巷道的整體支護效果情況并對巷道頂板穩(wěn)定性進行預測預報。
[0033]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，包括: 當巷道向前推進距離，在所述巷道推進位置設(shè)置對巷道進行監(jiān)測的礦壓監(jiān)測站，所述礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測內(nèi)容包括:礦壓監(jiān)測、鉆孔探測以及聲發(fā)射觀察； 獲取所述礦壓監(jiān)測的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取所述鉆孔探測的鉆孔探測數(shù)據(jù)，獲取所述聲發(fā)射觀察的聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)； 對所述礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理分析得到礦壓監(jiān)測分析結(jié)果，對所述鉆孔探測數(shù)據(jù)進行處理分析得到鉆孔探測分析結(jié)果，對所述聲發(fā)射觀察數(shù)據(jù)進行處理分析得到聲發(fā)射分析結(jié)果; 對所述礦壓監(jiān)測分析結(jié)果、所述鉆孔探測分析結(jié)果及所述聲發(fā)射分析結(jié)果進行對比分析，得出巷道整體支護效果情況，如果所述巷道整體支護效果情況中包括巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息，則對巷道頂板穩(wěn)定性進行預測警報。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，還包括:當所述巷道每向前推進所述距離，在所述巷道推進位置設(shè)置所述礦壓監(jiān)測站。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，還包括:如果在掘進過程中遇到地質(zhì)構(gòu)造帶，則調(diào)整所述礦壓監(jiān)測站的位置，或者增加設(shè)置所述礦壓監(jiān)測站。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，所述距離為50米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，所述礦壓監(jiān)測站的監(jiān)測范圍小于或等于5米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，所述礦壓監(jiān)測包括表面位移監(jiān)測、頂板離層監(jiān)測、深部位移監(jiān)測及錨桿受力監(jiān)測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，所述表面位移監(jiān)測采用十字測量法對所述巷道的兩幫移近量、所述巷道的頂板和底板移近量，以及所述巷道的頂板下沉量進行監(jiān)測；所述頂板離層監(jiān)測采用頂板離層儀對所述巷道的頂板內(nèi)部離層進行監(jiān)測；所述深部位移采用多點位移計對所述巷道的頂板的深部位移進行監(jiān)測；所述錨桿受力監(jiān)測采用液壓枕對所述錨桿的受力進行實時監(jiān)測。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，所述鉆孔探測采用鉆孔窺視儀對所述巷道的圍巖內(nèi)部裂隙進行觀測；所述聲發(fā)射觀察采用聲發(fā)射儀對所述巷道的圍巖內(nèi)部裂隙動態(tài)發(fā)展進行實時觀測。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道頂板穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于，所述巷道頂板變形失穩(wěn)的前兆信息包括:所述巷道的頂板下沉超過預設(shè)閾值、所述巷道的頂板離層變化超過預設(shè)閾值、所述巷道的頂板內(nèi)部圍巖破壞程度超過預設(shè)閾值、所述巷道的頂板內(nèi)部圍巖破壞范圍超過預設(shè)閾值或所述巷道的錨桿崩落。
【文檔編號】E21F17/18GK104373154SQ201410528049
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】王洪武, 李祥, 劉春橋, 張國橋, 張貴虎, 師建新, 馬友魁, 崔建昌, 郭永紅, 潘偉明, 石磊, 徐國華 申請人:神華集團有限責任公司, 神華烏海能源有限責任公司, 中國礦業(yè)大學