[發明專利]煤礦頂板裂隙形態及其演化過程的精密搜索觀測方法

有效

• 申請號: 201210461825.4
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102944906A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 寧建國;吳笛;譚云亮;劉學生;馬鵬飛
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 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

技術領域

本發明涉及煤礦頂板裂隙形態及其演化過程的觀測技術，具體涉及綜合使用地質鉆機、巖層觀測記錄儀、雙端堵水器和多點位移計的搜索式觀測方法。

背景技術

通常情況下，礦井采煤工作面開采或巷道開挖后，工作面或巷道頂板部分巖層內會形成離層及破裂，了解頂板巖層裂隙形態及其演化過程，是確定工作面及巷道合理支護參數的重要依據。對于在建筑物、鐵路(公路)、水下采煤工作面，了解頂板巖層裂隙形態及其演化過程，是確定工作面合理開采參數的依據，也是頂板離層注漿減沉和地表下沉控制技術應用的基礎，同時對承壓水下煤層疏水安全開采等也具有重要作用。

目前，煤礦井下常用各類雙端堵水器、巖層觀測記錄儀等對采空區頂板裂隙情況進行觀測，簡單地使用這些儀器進行鉆孔觀測，將消耗大量的人力物力，最重要的是難以找到具體的破裂或離層區域進行針對性觀測，得到頂板裂隙的形態及其演化過程。

為此，發明人承擔了國家科技支撐計劃課題“深部及中小煤礦災害防治關鍵技術究與示范”(編號：2012BAK04B00)，本發明是該項目研究內容中的一部分成果。

發明內容

為了克服現有采空區頂板裂隙觀測方法的觀測消耗大，觀測結果粗略的缺點，本發明提供了一種低消耗、結果精確的觀測方法，這是一種綜合使用地質鉆機、巖層觀測記錄儀、雙端堵水器和多點位移計的搜索式觀測方法。

為了達到上述目的，本發明觀測方法的詳細步驟是：

第一步：使用地質鉆機進行頂板鉆孔。

工作面回采或巷道開挖前，在聯絡巷或掘進頭處設立測站，用地質鉆機向頂板鉆斜孔，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。

利用導桿沿鉆孔軸心人工推進彩色攝像探頭，同時操作主機進行錄像，并逐漸深入鉆孔，直至整個鉆孔觀測完畢；根據錄像內容及深度計數器的讀數，找到其中裂隙尺寸較大，分布較集中的范圍，并從下到上依次標注為第一表面裂隙區、第二表面裂隙區…第M表面裂隙區。觀測完成后撤出導桿，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內的延深裂隙。

開動地質鉆機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；操作堵水操作臺，使封孔氣壓穩定在額定氣壓P₁，完成封孔；操作注水操作臺，向探桿內注水，使水壓穩定在額定水壓P₂后，記錄1分鐘內的水流量數據；記錄完成后，排出堵水探桿中的氣體和水，開動鉆機將探桿向深處推送1米(默認堵水探桿長度為1米)；重復上述操作，直至完成該表面裂隙區的觀測。開動地質鉆機將堵水探桿推至下個表面裂隙區，重復上述操作，直至所有表面裂隙區觀測完畢。

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，可在現場簡單測得；

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M個表面裂隙區中第i表面裂隙區的斜高為L_i米。若L_i為整數米，可以得到L_i組觀測數據S_i1，S_i2，…，S_iLi；若L_i非整數米，可以得到[L_i]+1組觀測數據S_i1，S_i2，…，S_i[[Li]，S’_i([Li]+1)，對S’_i([Li]+1)進行如下處理：