[發明專利]一種采動影響巷道動態監測與穩定評價方法

有效

• 申請號: 201610079415.1
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105759010B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 王琦;王雷;江貝;任堯喜;李術才;潘銳;孫會彬;秦乾;張若祥;崔常興;王德超;丁國利;姜作華;鄒玉龍;王富奇;郭念波;王保齊;劉文江;張建;肖國強;于恒昌;高松;邵行;胥洪彬;欒英成;高紅科;常濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明屬于地下工程中安全技術領域，特別涉及一種采動影響巷道動態監測與穩定評價方法。

背景技術

隨著煤炭淺部資源枯竭，煤炭開采逐漸向深部延深，地應力隨之增大，巷道失穩嚴重，威脅著井下工作人員的生命安全，影響著煤礦正常的生產，因此巷道的穩定性成為煤礦安全、高效生產的關鍵。

煤柱下方巷道掘進的過程中，上方工作面回采產生的采動壓力對下方掘進巷道產生影響，導致圍巖強度降低，掘進巷道變形量大，支護構件失效，上方工作面回采產生的采動壓力直接影響著下方掘進巷道的穩定性和圍巖的強度，因此對采動影響煤柱下方巷道掘進過程中進行定量檢測，指導現場施工，優化巷道支護參數。

現有技術存在下述問題：

一、上覆工作面回采過程中煤柱下方掘進巷道的穩定性和圍巖的破裂范圍無法確定。

二、目前還未有采動影響巷道動態監測與穩定評價方法。

三、在實際工程中，上覆工作面回采的應力和煤柱下工作面掘進的應力共同對圍巖作用，在復雜應力狀態下圍巖的破壞特征直接影響巷道變形，目前國內外采動影響巷道動態監測與穩定評價方法研究鮮見。

發明內容

鑒于此，為解決上述問題，本發明提供一種采動影響巷道動態監測與穩定評價方法，通過高精度微震監測系統和鉆孔窺視儀，準確判斷掘進巷道的穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種采動影響巷道動態監測與穩定評價方法，包括以下步驟：

步驟1，安裝高精度微震監測系統以及窺視儀；

步驟2，采集采動影響前數據：

采用高精度微震監測系統對煤柱下方掘進巷道進行監測，記錄圍巖破裂的位置、能量和次數；

利用鉆孔窺視成像記錄儀進行窺視，記錄圍巖破碎的程度，將圍巖由內到外依次劃分為完整區、較完整區、較破碎區和破碎區；

步驟3，采集采動影響后數據采集：具體實施步驟與步驟2相同；

步驟4，圍巖穩定性分析：基于采動影響前、后所述圍巖破裂位置、圍巖破裂的能量、圍巖破裂的次數和圍巖破碎程度，分別計算得到圍巖破裂范圍提高率、圍巖破裂能量提高率、圍巖破裂事件單位體積密度提高率和圍巖破碎程度提高率；

步驟5，采動影響煤柱下方掘進巷道穩定性定量評價：基于步驟四得到的各圍巖評價值，利用權重分析法，建立采動影響掘進巷道穩定性定量評價指標，對采動影響掘進巷道進行定量評價。

步驟1中，高精度微震監測系統包括傳感器、數據采集分站、微震系統主機和地面數據綜合處理分析系統；在煤柱下方掘進巷道左幫安裝3個傳感器，右肩安裝3個傳感器，分別采集圍巖破裂信號，每個傳感器接收到微震信號以后將其轉變為模擬電信號，通過數據采集分站將采集的電信號通過光纖與煤礦網絡分站相連，通過煤礦網絡將信號傳輸給微震系統主機，而地面數據綜合處理分析系統將電信號轉變為數字信號，并對數字信號加工處理，以實現對微震事件的定位，事件參數的獲取。

所述的上方回采工作面與下方掘進巷道在豎直方向重疊之前，傳感器隨著掘進工作面依次前移布置，而當上方回采工作面與下方掘進工作面在豎直方向重疊后，傳感器隨著回采工作的回采依次后移布置；

在巷道左幫、右幫、左肩部、右肩部和頂部布設鉆孔，利用窺視儀在鉆孔中窺視圍巖，記錄圍巖的破碎。

步驟2中，所述采動影響前圍巖破裂能量計算公式為D＝A₁₁E₁+A₁₂E₂+A₁₃E₃+A₁₄E₄+A₁₅E₅+A₁₆E₆，其中A₁₁、A₁₂、A₁₃、A₁₄、A₁₅、A₁₆為相關系數，且A₁₁+A₁₂+A₁₃+A₁₄+A₁₅+A₁₆＝1，E₁為能量<10J，E₂為能量10～100J，E₃為能量100～1000J，E₄為能量1000～5000J，E₅為能量5000～10000J，E₆為能量≥10000J。