本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
煤層開采往往伴隨著煤巖破壞引發(fā)的煤體類(動力)災(zāi)害，如頂板冒落、巷道頂板離層、煤與瓦斯突出、沖擊地壓、煤爆等事故現(xiàn)象，主要原因之一是煤層破壞引發(fā)能量釋放。隨著礦井開采深度的增加，煤層的這種破壞引發(fā)的動力災(zāi)害越來越嚴(yán)重。研究表明，消除這種動力破壞，需要知道煤體當(dāng)下的彈塑性狀態(tài)，其最危險的狀態(tài)是彈性轉(zhuǎn)移塑性的過程，需要即時感知煤體的這種力學(xué)狀態(tài)的改變。因此，在現(xiàn)場能快速判斷煤體的彈塑性分布，對防控煤體災(zāi)害具有重要意義。對于沖擊地壓危險煤層，在巷道掘進(jìn)過程就出現(xiàn)動力現(xiàn)象，巷道形成后，由于能量不斷積聚，在未受到擾動時也會發(fā)生動力現(xiàn)象，在擾動區(qū)域，沖擊煤層動力災(zāi)害的危險性不斷增加，在工作面開采期間，超前工作面一定距離的順槽也是重要的危險區(qū)域。如果能連續(xù)觀測到煤體的這種由彈性像塑性的變化過程，做到當(dāng)下感知煤層的力學(xué)性質(zhì)的變化，對防治沖擊地壓等動力災(zāi)害具有積極作用。因此發(fā)明一種對構(gòu)造區(qū)、高應(yīng)力、大埋深條件下的危險區(qū)域的煤體進(jìn)行現(xiàn)場連續(xù)測試彈塑性的方法具有重大現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)明目的本發(fā)明的目的，是為了即時連續(xù)性判斷發(fā)生煤礦煤體類動力災(zāi)害的危險區(qū)域與危險程度，提出一種簡單、易行的現(xiàn)場即時測試煤體彈塑性的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種現(xiàn)場即時測試煤體彈塑性的方法，步驟如下：第一步，在煤礦工作面前方的煤層巷道中，根據(jù)煤層賦存條件，確定存在高應(yīng)力、高能量積聚的區(qū)域，該區(qū)域圈定為有可能發(fā)生煤礦煤體類災(zāi)害的危險區(qū)域；第二步、在圈定的可能發(fā)生上述災(zāi)害區(qū)域的煤層巷道中，在距離底板煤層巷道1.5—1.8m位置向煤體施工水平方向的鉆孔，孔徑42mm、孔深一般7-10m；第三步，布置測試系統(tǒng)；測試系統(tǒng)由一個圓柱形柔性膠囊和帶有壓力表和流量表的加壓裝置所組成；上述的圓柱形柔性膠囊一端設(shè)有排氣閥，另一端設(shè)有連接口，膠囊軸線上設(shè)有拉緊鋼絲，在拉緊鋼絲作用下只能徑向膨脹；布置時首先將圓柱形柔性膠囊排氣閥打開，用高壓軟管與加壓裝置連接，啟動加壓裝置，向圓柱形柔性膠囊充入液體，同時將氣體排出，待圓柱形柔性膠囊氣體排空、液體充滿時，同時關(guān)閉排氣閥和加壓裝置，再將充滿液體的圓柱形柔性膠囊放入鉆孔底部，此時圓柱形柔性膠囊應(yīng)與鉆孔壁緊貼；第四步，重新啟動加壓裝置，開始向圓柱形柔性膠囊充入液體，此時圓柱形柔性膠囊開始膨脹，當(dāng)液體壓力開始上升時，說明圓柱形柔性膠囊達(dá)到初撐力，記錄下液體壓力的當(dāng)前初撐壓力值，并調(diào)整流量表初始值為零；繼續(xù)加壓達(dá)到25-30MPa時，停止加載，記錄下進(jìn)入圓柱形柔性膠囊液體的流量值A(chǔ)；然后進(jìn)行卸載，受漲的鉆孔回縮，使圓柱形柔性膠囊的液體回流，當(dāng)液體壓力卸載到初撐壓力值時，停止卸載，記錄下卸載時間段內(nèi)從圓柱形柔性膠囊流出的液體流量值B；然后根據(jù)加、卸載的流量值A(chǔ)和B值的比值大小確定煤體的彈塑性；經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)A/B≥3時，可判斷煤體為塑性煤體，否則為彈性煤體。本發(fā)明的工作原理積極效果是：通過對煤體加、載與卸載試驗(yàn)，根據(jù)加、卸載效應(yīng)原理，觀察兩種行為的流量效應(yīng)，回流量大時，說明煤體保留原來的彈性，否則說明煤體失去彈性，已成為塑性煤體。本發(fā)明根據(jù)需要可在現(xiàn)場連續(xù)測試，能即時判斷彈塑性，對防治頂板、煤層災(zāi)害、特別是沖擊地壓等動力現(xiàn)象具有積極作用。附圖說明圖1是本發(fā)明圈定測試區(qū)域圖；圖2是本發(fā)明測試系統(tǒng)示意圖。圖例說明，1-加壓裝置，2-流量表，3-壓力表，4-高壓軟管，5-連接口，6-圓柱形柔性膠囊，7-排氣閥，8-拉緊鋼絲。具體實(shí)施方式下面參照附圖進(jìn)一步說明實(shí)施例。一種現(xiàn)場即時測試煤體彈塑性的方法，步驟如下：第一步，在煤礦工作面前方的煤層巷道中，根據(jù)煤層賦存條件，確定存在高應(yīng)力、高能量積聚的區(qū)域，該區(qū)域圈定為有可能發(fā)生煤礦煤體類災(zāi)害的危險區(qū)域；從圖1中可看出橢圓區(qū)域?yàn)橛锌赡馨l(fā)生煤礦煤體類災(zāi)害的危險區(qū)域；第二步、在圈定的可能發(fā)生上述災(zāi)害區(qū)域的煤層巷道中，向煤體施工水平方向的鉆孔，孔徑42mm、孔深一般7-10m，鉆孔距離底板煤層巷道1.5—1.8m；從圖1中可看出鉆孔布置情況；第三步，布置測試系統(tǒng)；測試系統(tǒng)如圖2所示，由一個自然膨脹狀態(tài)下與鉆孔直徑相適宜的圓柱形柔性膠囊6以及帶有壓力表3和流量表2的加壓裝置1所組成；上述的圓柱形柔性膠囊6一端設(shè)有排氣閥7，另一端設(shè)有連接口5，膠囊軸線上設(shè)有拉緊鋼絲8，在拉緊鋼絲8作用下只能徑向膨脹；布置時首先將圓柱形柔性膠囊排氣閥7打開，用高壓軟管4與加壓裝置1連接，啟動加壓裝置1，向圓柱形柔性膠囊6充入液體，同時將氣體排出，待圓柱形柔性膠囊6氣體排空、液體充滿時，同時關(guān)閉排氣閥7和加壓裝置1，再將充滿液體的圓柱形柔性膠囊6放入鉆孔底部，圓柱形柔性膠囊6與鉆孔壁緊貼；第四步，重新啟動加壓裝置1，開始向圓柱形柔性膠囊6充入液體，此時圓柱形柔性膠囊6開始膨脹，當(dāng)液體壓力開始上升時，說明圓柱形柔性膠囊6達(dá)到初撐力，記錄下液體壓力的當(dāng)前初撐壓力值，并調(diào)整流量表2初始值為零；繼續(xù)加壓達(dá)到25-30MPa時，停止加載，記錄下進(jìn)入圓柱形柔性膠囊6液體的流量值A(chǔ)；然后進(jìn)行緩慢卸載，受漲的鉆孔回縮，使圓柱形柔性膠囊6的液體回流，當(dāng)液體壓力卸載到初撐壓力值時，停止卸載，記錄下卸載時間段內(nèi)從圓柱形柔性膠囊6流出的液體流量值B；然后根據(jù)加、卸載的流量值A(chǔ)和B值的比值大小確定煤體的彈塑性；經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)A/B大于等于3時，可判斷該煤體為塑性煤體，否則為彈性煤體。