[發明專利]一種煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法及裝置

在審

• 申請號: 202011641360.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112648955A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 高啟強;管彥太;趙寶相;趙仁樂;宋繼通;劉記強;劉光饒;李春平;孫建國
• 申請（專利權）人: 內蒙古上海廟礦業有限責任公司
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G01B21/18;G01B21/32;G01B21/24
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 白鶴

1.一種煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法，其特征在于，包括以下步驟：采用鉆孔測斜儀進行巖體水平位移的原位監測；

通過傳感器測頭內的擺錘受重力作用影響來逐段測量鉆孔軸線與鉛垂線之間的夾角；

利用幾何關系分段計算得到鉆孔軸線相對于鉛垂線的水平偏移量，再將各段水平偏移量累加得到總偏移量及沿管軸線整個孔深位移的變化情況；

每隔一定時間逐段測量鉆孔軸線與鉛垂線夾角，通過計算鉆孔軸線相對于鉛垂線偏移量的變化量精確地確定鉆孔所在區域巖體變形的大小、方向、深度和速率參數。

2.根據權利要求1所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法，其特征在于，采用鉆孔測斜儀進行巖體水平位移的原位監測包括以下步驟：

將鉆孔測斜儀的探管置于鉆孔內壁且與孔壁緊密貼合，探管能隨周圍巖體的變形而產生協調變形；

鉆孔測斜儀的傳感器測頭在測斜管中往返滑動，由預先確定了方向的導向槽控制傳感器的方向。

3.根據權利要求2所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法，其特征在于，水平偏移量的計算步驟為：

每隔標距L測一次傾斜讀數，設某深度測得某方向的傾斜角為θ_h，由于標距L是固定不變并且已知的，根據正弦關系將即可將傾斜角轉變為該深度測斜管軸線相對于鉛垂線的水平偏移量，即：

I_h＝L·sinθ_h

總偏移量的計算步驟為：

自測孔孔底至某深度h逐段累加每個標距內的水平偏移量即可得到該深度的總偏移量，即：

式中：h₀為測孔初始深度，亦即該孔的最大觀測深度。

4.根據權利要求1所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法，其特征在于，所述鉆孔的布置方法為：根據設計位置，選擇巖層的穩定部位進行鉆孔；在鉆進過程中邊鉆邊下放護壁套管。

5.根據權利要求4所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法，其特征在于，當鉆孔的長度過長時，先在孔口位置先打大直徑的鉆孔，然后放入與大直徑鉆孔相應直徑的套管進行護壁，接著在大直徑的孔底打小直徑的鉆孔，再下放與小直徑鉆孔相應直徑的套管護壁，直至設計深度。

6.根據權利要求5所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬分析方法，其特征在于，所述護壁與鉆孔孔壁之間的空隙為1～3mm。

7.一種煤礦開采誘發巖移的監測與模擬裝置，其特征在于，包括鉆孔測斜儀，所述鉆孔測斜儀包括傳感器測頭、探管和鉆孔；

所述探管設置在鉆孔內，所述傳感器測頭內設置有擺錘；

所述傳感器測頭包括滑輪，所述探管內設置有導向槽，所述傳感器測頭的滑輪沿導向槽滑動。

8.根據權利要求7所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬裝置，其特征在于，所述鉆孔為階梯孔，該階梯孔包括大直徑鉆孔和小直徑鉆孔；

所述大直徑鉆孔和小直徑鉆孔由外到內依次設置。

9.根據權利要求7所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬裝置，其特征在于，所述鉆孔內設置有多段護壁套管，護壁導管之間通過法蘭連接。

10.根據權利要求8所述的煤礦開采誘發巖移的監測與模擬裝置，其特征在于，所述大直徑鉆孔的直徑為110～130mm；所述小直徑鉆孔的直徑為75～89mm。