[發(fā)明專(zhuān)利]煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611159098.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106703888B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于斌;高瑞;匡鐵軍;段宏飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21F17/18
• 分類(lèi)號(hào): E21F17/18;E21B47/002;E21B49/00;G01C5/00;G01N3/08;G01B11/24;G01V3/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明涉及煤層開(kāi)采前后的巖層運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別涉及煤層開(kāi)采前后覆巖大空間范圍的1:1原位監(jiān)測(cè)方法，具體為煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位監(jiān)測(cè)方法。解決目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于大空間范圍內(nèi)巖層的運(yùn)動(dòng)尚無(wú)監(jiān)測(cè)手段的問(wèn)題。本發(fā)明綜合采用基于地表沉陷?覆巖運(yùn)移?井下礦壓的“三位一體”井上下聯(lián)動(dòng)觀(guān)測(cè)、鉆孔電視觀(guān)測(cè)、孔間CT觀(guān)測(cè)和微震監(jiān)測(cè)等物探手段、工作面圍巖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)等一體化監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明創(chuàng)新性地融各種觀(guān)測(cè)手段為一體，并通過(guò)在大空間范圍內(nèi)對(duì)各監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行合理的布置、設(shè)計(jì)、觀(guān)測(cè)和分析，使得各觀(guān)測(cè)手段之間實(shí)現(xiàn)相互補(bǔ)充、對(duì)比和驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)各單獨(dú)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新提升，從而實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位精準(zhǔn)實(shí)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤層開(kāi)采前后的巖層運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別涉及煤層開(kāi)采前后覆巖大空間范圍的1:1原位監(jiān)測(cè)方法，具體為煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

煤礦開(kāi)采后巖層的運(yùn)動(dòng)特征和規(guī)律一直是煤礦開(kāi)采的核心問(wèn)題，巖層運(yùn)動(dòng)與采場(chǎng)礦壓、瓦斯突出、透水、采空區(qū)發(fā)火等災(zāi)害都息息相關(guān)。然而，因?yàn)閹r層運(yùn)動(dòng)與其所處地質(zhì)環(huán)境、巖層屬性、開(kāi)采條件等因素都密切相關(guān)，造就了巖層運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性和多樣性，使得對(duì)于本身就處于“暗箱”狀態(tài)的巖層運(yùn)動(dòng)的研究更為復(fù)雜。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于巖層運(yùn)動(dòng)的研究都做了大量的工作，但是大部分都是采用實(shí)驗(yàn)室物理模擬、數(shù)值模擬等相似模擬的方法進(jìn)行研究，其研究結(jié)果往往不能真實(shí)反映巖層的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無(wú)法較好指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)踐；部分學(xué)者也采用了微震監(jiān)測(cè)、鉆孔電視、支架工作阻力監(jiān)測(cè)、巷道應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)手段對(duì)巖層運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了定量的描述。微震監(jiān)測(cè)雖能獲得巖層運(yùn)動(dòng)和破斷的空間范圍和尺度，但其精度較低，誤差大；鉆孔電視雖能精細(xì)描述巖層破斷特征，但局限性大，可觀(guān)測(cè)范圍有限；支架工作阻力和巷道應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測(cè)雖能準(zhǔn)確描述圍巖應(yīng)力狀態(tài)，但是都是通過(guò)被動(dòng)的處理數(shù)據(jù)來(lái)反演得到巖層可能發(fā)生的破斷形態(tài)。上述單一監(jiān)測(cè)手段大都只是針對(duì)于工作面采場(chǎng)巷道或是巖層運(yùn)動(dòng)的某一點(diǎn)或宏觀(guān)空間范圍進(jìn)行觀(guān)測(cè)，具有一定的局限性，且目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于采場(chǎng)巖層的研究大都也是局限于基本頂范圍之內(nèi)，而我國(guó)厚及特厚煤層儲(chǔ)量豐富，以我國(guó)大同礦區(qū)20m特厚煤層開(kāi)采為例，其開(kāi)采實(shí)踐表明，基本頂范圍之外的高位巖層的破斷對(duì)于工作面的礦壓顯現(xiàn)影響亦較為劇烈，因此很有必要對(duì)大空間范圍內(nèi)巖層的破斷特征進(jìn)行精準(zhǔn)描述，這不僅能夠得到覆巖破斷運(yùn)移規(guī)律，更對(duì)于揭示厚及特厚煤層開(kāi)采的強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)機(jī)理具有重要意義。

所以，精準(zhǔn)探測(cè)巖層在時(shí)間、空間上的連續(xù)性運(yùn)動(dòng)特征，發(fā)明一種煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位連續(xù)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖層運(yùn)動(dòng)在時(shí)間、空間尺度上的連續(xù)監(jiān)測(cè)勢(shì)在必行。但是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于大空間范圍內(nèi)巖層的運(yùn)動(dòng)尚無(wú)監(jiān)測(cè)手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于大空間范圍內(nèi)巖層的運(yùn)動(dòng)尚無(wú)監(jiān)測(cè)手段的問(wèn)題，提供一種煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位監(jiān)測(cè)方法，不僅可精細(xì)描述巖層的運(yùn)動(dòng)特征，同時(shí)為工作面礦壓的發(fā)生和控制提供依據(jù)，有利于保證煤礦的安全開(kāi)采。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：煤礦開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)大空間原位監(jiān)測(cè)方法，是由如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

a.在工作面開(kāi)采前，沿工作面推進(jìn)方向自地表垂直向下每隔一定距離打鉆孔電視觀(guān)測(cè)孔，通過(guò)鉆孔電視對(duì)覆巖結(jié)構(gòu)及巖性進(jìn)行觀(guān)測(cè)，并取部分鉆孔電視觀(guān)測(cè)孔巖芯進(jìn)行巖層的力學(xué)性能測(cè)試，依據(jù)測(cè)試結(jié)果判斷工作面上覆關(guān)鍵層位置，同樣也利用工作面地表瓦斯抽放鉆孔、探放水孔及其他工程鉆孔進(jìn)行鉆孔電視觀(guān)測(cè)；

b. 在工作面開(kāi)采前，沿工作面推進(jìn)方向自地表垂直向下每隔一定距離打一組“三位一體”巖移監(jiān)測(cè)孔，每組有三個(gè)間隔一定距離的“三位一體”巖移監(jiān)測(cè)孔，在“三位一體”巖移監(jiān)測(cè)孔進(jìn)行巖移監(jiān)測(cè)儀器的安裝，巖移監(jiān)測(cè)儀器安裝在工作面上覆主要關(guān)鍵巖層位置處，并在其安裝位置對(duì)應(yīng)地表處沿工作面走向和傾向布置地表沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行初次觀(guān)測(cè)；

c.在工作面開(kāi)采前，在鉆孔電視觀(guān)測(cè)孔、地表瓦斯抽放鉆孔、探放水孔中，任意選取多個(gè)鉆孔進(jìn)行孔間CT探測(cè)儀器的安裝，其中一個(gè)鉆孔作為發(fā)射孔，其他任意多個(gè)鉆孔為接收孔，并進(jìn)行初次探測(cè)，掌握工作面開(kāi)采前巖層裂隙發(fā)育特征；