[發(fā)明專利]煤礦巷道破壞范圍定量判定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210022964.7
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102562037A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘立友
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著開采深度增加、大斷面巷道開采技術(shù)的應(yīng)用，巷道從掘進(jìn)到使用的過程中承受到來自構(gòu)造、原始高應(yīng)力及動壓的作用，出現(xiàn)圍巖的破壞與應(yīng)力轉(zhuǎn)移，造成局部或大面積支護(hù)失效，不但影響支護(hù)成本，關(guān)鍵是造成安全隱患。我國煤礦常見頂板事故，包括回采工作面設(shè)備安裝及推進(jìn)過程中的頂板事故，掘進(jìn)工作面推進(jìn)過程中的頂板事故及巷道維修過程中的事故三個部分。對于巷道維修過程中的事故，主要體現(xiàn)在對巷道破壞范圍的不清楚及對支護(hù)的失效程度沒有定量的數(shù)據(jù)依據(jù)。

隨著開采深度增加、大采高開采機(jī)械化的推廣應(yīng)用，巷道所處的層位、巷道斷面的增加都將引起巷道變形破壞出現(xiàn)新的變化，破壞范圍的差異性會更加突出，破壞過程的時間效應(yīng)加重。特別是在深部、采動影響下，巷道變形破壞出現(xiàn)反復(fù)加劇現(xiàn)象，破壞深度會較大，對支護(hù)有更高要求。對于巷道的變形破壞，進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)要有時間概念，因此，巷道變形破壞范圍的動態(tài)觀測具有重要工程價(jià)值。因此針對多構(gòu)造、高應(yīng)力、大埋深條件下的巷道破壞過程和范圍需要發(fā)明一種快速、有效的定量判定方法。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是針對目前深部開采、高應(yīng)力區(qū)域巷道破壞過程和范圍問題，提出一種及時、快速的定量判定方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

第一步：制作觀測儀器，該觀測儀器由膨脹膠囊、充氣管、充氣裝置和氣壓觀測裝置組成；

具體制作方法是，首先在一個與鉆孔直徑相匹配的膨脹膠囊上連接一根膠囊充氣管和鉆孔充氣管，膠囊充氣管與膨脹膠囊內(nèi)部相通，鉆孔充氣管穿過膨脹膠囊與外部相通，并分別將膠囊充氣管和鉆孔充氣管通過閥門再與充氣裝置連接，充氣裝置上設(shè)有氣壓觀測裝置；

第二步：在已經(jīng)掘進(jìn)出的巷道圍巖出現(xiàn)變形的區(qū)域，進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔部位包括巷道兩幫和頂板部位，鉆孔深度超過3.0m；

第三步：將觀測儀器的膨脹膠囊推入鉆孔底部，啟動充氣裝置，打開閥門，向膨脹膠囊和鉆孔中充氣，膨脹膠囊膨脹后首先密實(shí)封堵鉆孔，將鉆孔內(nèi)的氣體堵住不外泄，氣體壓力達(dá)到一定數(shù)值，停止加壓，關(guān)閉閥門，在氣壓觀測裝置上觀測氣體壓力變化情況，觀測時間控制在15分鐘以上，如無變化說明此部位的圍巖未破壞，反之亦然；然后再將膨脹膠囊向外移動一定距離，繼續(xù)充氣觀測，以此類推，直至到孔口部位，從而得到該鉆孔的圍巖破壞情況；然后進(jìn)行下一個鉆孔，直至該斷面上的鉆孔全部進(jìn)行完畢，以此判斷該處巷道圍巖的破壞范圍。

下面結(jié)合本發(fā)明的作用機(jī)理說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：由于巷道變形破壞是一個長期的過程，在初始階段，出現(xiàn)圍巖裂隙，由小范圍破壞范圍伸向巷道深部區(qū)域，然后在巷道周圍出現(xiàn)不同深度破壞。通過本發(fā)明方法可觀測到巷道圍巖初始階段的破壞過程，從而及時對巷道進(jìn)行支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)，保持巷道的穩(wěn)定性。本發(fā)明的方法儀器簡單、靈活，使用方便，適應(yīng)煤礦所有巷道。

附圖說明

圖1是觀測儀器構(gòu)造示意圖。

圖2是巷道觀測鉆孔布置斷面圖；

圖例說明，1-膨脹膠囊，2-膠囊充氣管，3-鉆孔充氣管，4-閥門，5-充氣裝置，6-氣壓觀測裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施。

一、制作觀測儀器，該觀測儀器由膨脹膠囊1、膠囊充氣管2、鉆孔充氣管3、閥門4，充氣裝置5和氣壓觀測裝置6組成，如圖1所示；

具體制作方法是，首先在一個與鉆孔直徑相匹配的膨脹膠囊1上連接一根膠囊充氣管2和鉆孔充氣管3，膠囊充氣管2與膨脹膠囊1內(nèi)部相通，鉆孔充氣管3穿過膨脹膠囊1與外部相通，并將膠囊充氣管2和鉆孔充氣管3再與充氣裝置5連接，充氣裝置5上設(shè)有氣壓觀測裝置6；充氣管2和3上分別設(shè)有閥門4。

二、在已經(jīng)掘進(jìn)出的巷道圍巖出現(xiàn)變形的區(qū)域，進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔部位包括巷道兩幫和頂板部位，鉆孔深度超過3.0m，鉆孔布置如圖2所示。

三、將觀測儀器的膨脹膠囊1推入鉆孔底部，啟動充氣裝置5，打開閥門4，向膨脹膠囊1和鉆孔中充氣，膨脹膠囊1膨脹后首先密實(shí)封堵鉆孔，將鉆孔內(nèi)的氣體堵住不外泄，氣體壓力達(dá)到一定數(shù)值，停止加壓，關(guān)閉閥門4，在氣壓觀測裝置6上觀測氣體壓力變化情況，觀測時間控制在15分鐘以上，如無變化說明此部位的圍巖未破壞，反之亦然；然后再將膨脹膠囊1向外移動一定距離，繼續(xù)充氣觀測，以此類推，直至到孔口部位，從而得到該鉆孔的圍巖破壞情況；然后進(jìn)行下一個鉆孔，直至該斷面上的鉆孔全部進(jìn)行完畢，以此判斷該處巷道圍巖的破壞范圍。