[發(fā)明專利]煤礦頂板裂隙形態(tài)及其演化過程的精密搜索觀測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210461825.4
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102944906A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧建國;吳笛;譚云亮;劉學(xué)生;馬鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種煤礦頂板裂隙形態(tài)及其演化過程的精密搜索觀測方法，其特征在于，步驟如下：

第一步：使用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行頂板鉆孔

工作面回采或巷道開挖前，在聯(lián)絡(luò)巷或掘進(jìn)頭處設(shè)立測站，用地質(zhì)鉆機(jī)向頂板鉆斜孔，選取合理的鉆孔角度以及足夠的鉆孔深度，以保證鉆孔貫通頂板有裂隙的區(qū)域；鉆孔完成后撤出鉆桿，并組裝巖層觀測記錄儀；

第二步：使用巖層觀測記錄儀搜索表面裂隙區(qū)

利用導(dǎo)桿沿鉆孔軸心人工推進(jìn)彩色攝像探頭，同時操作主機(jī)進(jìn)行錄像，并逐漸深入鉆孔，直至整個鉆孔觀測完畢；根據(jù)錄像內(nèi)容及深度計(jì)數(shù)器的讀數(shù)，找到其中裂隙尺寸較大，分布較集中的范圍，并從下到上依次標(biāo)注為第一表面裂隙區(qū)、第二表面裂隙區(qū)…第M表面裂隙區(qū)；觀測完成后撤出導(dǎo)桿，同時連接好雙端堵水器的輸水管路及輸氣管路；

第三步：使用雙端堵水器搜索上述表面裂隙區(qū)內(nèi)的延深裂隙

開動地質(zhì)鉆機(jī)將堵水探桿推入鉆孔，直至探桿剛好全部處于第一表面裂隙區(qū)；操作堵水操作臺，使封孔氣壓穩(wěn)定在額定氣壓P₁，完成封孔；操作注水操作臺，向探桿內(nèi)注水，使水壓穩(wěn)定在額定水壓P₂后，記錄1分鐘內(nèi)的水流量數(shù)據(jù)；記錄完成后，排出堵水探桿中的氣體和水，開動鉆機(jī)將探桿向深處推送1米，堵水探桿長度取為1米；重復(fù)上述操作，直至完成該表面裂隙區(qū)的觀測；開動地質(zhì)鉆機(jī)將堵水探桿推至下個表面裂隙區(qū)，重復(fù)上述操作，直至所有表面裂隙區(qū)觀測完畢；

上述額定氣壓P₁和額定水壓P₂由以下方法確定：

P₁為使堵水探桿封孔膠囊部分膨脹直徑略大于鉆孔直徑時的氣壓，在現(xiàn)場直接測得；

額定水壓P₂由下式確定：

P₂＝初始靜壓+H×sinα×0.1MPa

式中：

初始靜壓-注水操作臺到鉆孔底部的靜水壓力；

α-鉆孔的傾角；

H-該次觀測時堵水探桿頂端所處的鉆孔深度；

設(shè)M個表面裂隙區(qū)中第i表面裂隙區(qū)的斜高為L_i米。若L_i為整數(shù)米，可以得到L_i組觀測數(shù)據(jù)S_i1，S_i2，…，S_iLi；若L_i非整數(shù)米，可以得到[L_i]+1組觀測數(shù)據(jù)S_i1，S_i2，…，S_i[[Li]，S’_i([Li+1)，對S’_i([Li]+1)進(jìn)行如下處理：

Si([Li]+1)′/hi=Si([Li]+1)]]>

式中：

h_i-非整數(shù)米L_i中不足1米段的長度；

處理后的第i表面裂隙區(qū)的[L_i]+1組觀測數(shù)據(jù)為S_i1，S_i2，…，S_i[Li]，S_i([Li]+1)；

第四步：分析數(shù)據(jù)，確定延深裂隙位置

對于樣本S_i1，S_i2，…，S_iLi或S_i1，S_i2，…，S_i[Li]，S_i([Li]+1)，處理方案如下：

(1)：對于第i表面裂隙區(qū)，計(jì)算該裂隙區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)延伸裂隙參數(shù)S_i0：

Si0=S‾i-σi]]>

式中，和σ_i分別為第i表面裂隙區(qū)處理后的樣本的期望值和標(biāo)準(zhǔn)差，1≤i≤M；以S_i0為基準(zhǔn)，將樣本中不大于S_i0的數(shù)據(jù)刪去，保留余下的數(shù)據(jù)；

(2)：對所有M個表面裂隙區(qū)的觀測數(shù)據(jù)均按上述規(guī)則處理，設(shè)共得到N組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對應(yīng)著該鉆孔的N處延深裂隙的位置；

第五步：安裝多點(diǎn)位移計(jì)，觀測裂隙演化數(shù)據(jù)

對于上述N處延深裂隙的位置，準(zhǔn)備好在其頂端及底端兩處分別安裝的多點(diǎn)位移計(jì)錨爪及鋼絲，相同位置的材料只需一份；使用地質(zhì)鉆機(jī)將各錨爪按照標(biāo)定高度從大到小的順序，依次推送至標(biāo)定位置，使連在每個錨爪下的鋼絲一端留在孔外，并標(biāo)定其錨爪對應(yīng)的高度；錨爪安置到位后，將鋼絲引至讀數(shù)臺，接到對應(yīng)的卷尺上；自安裝之日起，隨著工作面推進(jìn)或巷道開挖，進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)觀測；

第六步：綜合分析由雙端堵水器，巖層觀測記錄儀及多點(diǎn)位移計(jì)取得的數(shù)據(jù)，即可確定頂板裂隙的分布，形態(tài)及演化過程。