本發(fā)明涉及礦山安全開采領(lǐng)域，特別涉及一種兩帶高度的測試方法。

背景技術(shù)：

目前，多數(shù)學(xué)者在研究覆巖破壞高度時是采用原煤炭工業(yè)部“三下”開采規(guī)程中，提出的“兩帶”發(fā)育高度預(yù)計公式,通過相應(yīng)的計算，得出覆巖最大破壞高度?！皟蓭А?兩帶指冒落帶及導(dǎo)水裂縫帶)高度計算公式如下：

1)冒落帶高度

考慮到煤層頂板物理力學(xué)性質(zhì)的差異，不同巖性可按不同公式進(jìn)行計算(表1)。

表1冒落帶高度計算的經(jīng)驗公式

上表各公式中的∑M為累計厚度，單層開采厚度不超過1～3m，累計厚度不超過15m。

2)導(dǎo)水裂縫帶高度

若煤層頂板為堅硬、中硬、軟弱和極軟弱巖層或互層時，導(dǎo)水裂縫帶最大高度可按統(tǒng)計表2中經(jīng)驗公式進(jìn)行估算。

表2水平、緩傾斜及中傾斜煤層導(dǎo)水裂縫帶高度的計算公式

還有根據(jù)全國最新統(tǒng)計的兩帶高度的經(jīng)驗值，中硬覆巖可以參考中硬覆巖導(dǎo)水裂縫帶高度倒數(shù)與采厚倒數(shù)回歸方程：

但是現(xiàn)有的計算方法有一定的不足，因為工程現(xiàn)場的地質(zhì)條件復(fù)雜，各地巖性差別很大，原煤炭部給出的公式通過簡單的分類并不能普遍精確的得到兩帶高度數(shù)據(jù)。而且現(xiàn)階段的兩帶高度預(yù)測方法只有公式計算方法寫入了規(guī)程，新興的其他方法如物探，模擬和鉆探等只是作為輔助手段進(jìn)行使用，并沒有一個整體的規(guī)劃。各種方法中有的可以達(dá)到相同的探測目的，重復(fù)使用的結(jié)果不僅浪費人力物力，還會影響預(yù)測精度，給安全生產(chǎn)帶來隱患。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理的兩帶高度的測試方法，該兩帶高度的測試方法屬于一種高效的探測組合方案，能夠從整體上確定冒落帶和導(dǎo)水裂縫帶范圍后，應(yīng)用具有針對性的探測方法確定分界線，驗證小范圍中分界線的精確位置，提高預(yù)測精度，避免了技術(shù)資源的冗余和浪費。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種兩帶高度的測試方法，包括以下步驟：首先，通過兩帶高度公式計算得出兩帶高度的預(yù)測結(jié)果；其次，應(yīng)用電磁法、三維地震法、微震監(jiān)測法或地震波CT法初步確定研究區(qū)兩帶高度的范圍；再次，應(yīng)用注水測壓系統(tǒng)、鉆孔電視系統(tǒng)或鉆孔沖洗液觀測系統(tǒng)進(jìn)一步確定定點兩帶高度的范圍；最后，通過物理相似模擬或數(shù)值模擬驗證兩帶高度的范圍。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，電磁法包括：高密度電阻率法、EH4大地電磁法和瞬變電磁法。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，電磁法通過采動覆巖視電阻率的變化來確定導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨取?/p>

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，地球物理探測方法需要以兩帶高度公式的計算結(jié)果為基礎(chǔ)重點觀測臨界區(qū)的變化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：該兩帶高度的測試方法屬于一種高效的探測組合方案，能夠從整體上確定冒落帶和導(dǎo)水裂縫帶范圍后，應(yīng)用具有針對性的探測方法確定分界線，驗證小范圍中分界線的精確位置，提高預(yù)測精度，避免了技術(shù)資源的冗余和浪費。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的兩帶高度的測試方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明具體實施方式的兩帶高度的測試方法具體包括以下步驟：

首先，通過兩帶高度公式計算得出兩帶高度的預(yù)測結(jié)果；

收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行工程現(xiàn)場的地質(zhì)條件的定性分析，對所得結(jié)果整理歸類，并將對應(yīng)參數(shù)根據(jù)不同條件代入兩帶高度計算公式，得出兩帶高度的預(yù)測結(jié)果。

其次，應(yīng)用地球物理探測方法初步確定研究區(qū)兩帶高度的范圍；

其中，地球物理探測方法包括：電磁法、三維地震法、微震監(jiān)測法和地震波CT法，以公式計算結(jié)果為基礎(chǔ)重點觀測臨界區(qū)的變化。電磁法主要通過采動覆巖視電阻率的變化來確定導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨龋饕ǎ焊呙芏入娮杪史?、EH4大地電磁法和瞬變電磁法。應(yīng)用地球物理探測方法時：電磁法探測具有較大的體積效應(yīng)，因此較難準(zhǔn)確地確定導(dǎo)水?dāng)嗔褞R界頂點，地震波CT法不存在體積效應(yīng)，只要檢波器距離布設(shè)合理，提高縱向分辨率，其探測結(jié)果比電磁法準(zhǔn)確。但該方法難以從整體上推斷冒落帶高度及裂隙發(fā)育情況。瞬變電磁法反應(yīng)靈敏，勘探設(shè)備對于工作環(huán)境的要求較高，對較小的十?dāng)_源反應(yīng)強烈，無法大規(guī)模的廣泛的應(yīng)用于井下物探，但是對于兩帶高度的預(yù)測，效果良好。以上提出的各種方法各有優(yōu)缺點，對不同的環(huán)境條件適應(yīng)性不同，可根據(jù)不同的情況替換使用，應(yīng)用范圍較廣的是瞬變電磁法。

再次，應(yīng)用注水測壓系統(tǒng)、鉆孔電視系統(tǒng)或鉆孔沖洗液觀測系統(tǒng)進(jìn)一步確定定點兩帶高度的范圍；

其中，鉆孔沖洗液觀測系統(tǒng)觀測鉆孔漏失液、壓力隨時間的變化，在水壓致裂應(yīng)力測量過程中的一些特征壓力點，如破裂壓力Pb、重張壓力Pr、關(guān)閉壓力Ps等與巖石應(yīng)力有關(guān)。在兩帶(冒落帶和導(dǎo)水裂縫帶)鉆孔漏失液必然不同，壓裂壓力也會有變化，以此判斷兩帶高度的大致范圍。該方法測試針對性強，但有時鉆孔選擇的參數(shù)并沒有代表性，所有不能從整體上得出區(qū)域的結(jié)論。這是該方法的缺點。

而鉆孔電視系統(tǒng)是把一自帶光源的防水?dāng)z像探頭放入地下鉆孔中，可現(xiàn)場對鉆孔中地質(zhì)體的各種特征及細(xì)微變化實時觀測、監(jiān)控和記錄。應(yīng)用通過地面鉆孔，通過觀測鉆孔內(nèi)煤層頂板覆巖巖層的完整性、原生裂隙的發(fā)育特征、受采動巖體裂縫帶內(nèi)巖層的裂縫發(fā)育寬度、連通情況，巖體破碎狀況和垮落巖塊情況，可為覆巖破壞分帶提供最直接依據(jù)，該方法是最直觀的觀測方法。分析覆巖破壞高度所分布范圍的大致數(shù)據(jù)的真實性。該方法可作為小范圍內(nèi)提高探測精度的方法。同樣該方法測試針對性強，但有時鉆孔選擇的參數(shù)并沒有代表性，所有不能從整體上得出區(qū)域的結(jié)論。這是該方法的缺點。

最后，通過物理相似模擬或數(shù)值模擬驗證兩帶高度的范圍。

物理相似模擬指通過室內(nèi)的物理相似模擬進(jìn)行研究補充，此方法很難模擬地下水環(huán)境情況，所以作為巖性運移規(guī)律探討的補充方法，驗證結(jié)果?？蓮娜钟^測采動后覆巖的變化規(guī)律，來確定兩帶高度在不同條件下的變化特征。具有直觀性，對規(guī)律的提取具有意義。

數(shù)值模擬指通過參數(shù)的設(shè)定，選擇一種數(shù)值軟件進(jìn)行模擬如FLAC、UDEC、PFC、RFPA等進(jìn)行采動條件下覆巖規(guī)律模擬。優(yōu)點是該方法操作簡便，易于模擬不同條件下的規(guī)律，缺點是認(rèn)為因素太多，難以以確定的結(jié)論指導(dǎo)生產(chǎn)。

在生產(chǎn)礦區(qū)的兩帶預(yù)測時，研究人員往往可以通過自身的區(qū)域經(jīng)驗，來判斷覆巖破壞高度，對比公式計算結(jié)果，對于參數(shù)的大致范圍做到心中有數(shù)，縮小物探和鉆探的范圍，提高探測精度?，F(xiàn)有的所有覆巖破壞最大高度的預(yù)測手段中，在規(guī)程計算公式為基礎(chǔ)的方法指導(dǎo)下，應(yīng)用最新出現(xiàn)的鉆探、物探和模擬等手段優(yōu)化組合，得出一套更加精確的探測方法，整合成一套預(yù)測系統(tǒng)，是非常有意義而且必要的。

綜上，該兩帶高度的測試方法屬于一種高效的探測組合方案，能夠從整體上確定冒落帶和導(dǎo)水裂縫帶范圍后，應(yīng)用具有針對性的探測方法確定分界線，驗證小范圍中分界線的精確位置，提高預(yù)測精度，避免了技術(shù)資源的冗余和浪費。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。