[發(fā)明專利]一種煤礦開采誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬分析方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011641360.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112648955A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)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(nèi)蒙古上海廟礦業(yè)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(chǎn)權代理有限公司 11543
• 代理人: 白鶴

本發(fā)明涉及誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬技術領域，尤其是涉及一種煤礦開采誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬分析方法及裝置。該方法采用鉆孔測斜儀進行巖體水平位移的原位監(jiān)測；通過傳感器測頭內(nèi)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(qū)域巖體變形的大小、方向、深度和速率等參數(shù)。實現(xiàn)了對圍巖沿軟弱巖層漂移進行位移監(jiān)測，為控制采區(qū)頂板牽引式滑動漂移和巷道圍巖非均稱變形破壞，提供分析依據(jù)。

技術領域

本發(fā)明涉及誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬技術領域，尤其是涉及一種煤礦開采誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬分析方法及裝置。

背景技術

煤層開采形成采空區(qū)，引起頂板圍巖變形、破壞。頂板巖層在重力及周邊巖層牽引作用下，沿軟弱巖層向采空區(qū)發(fā)生整體漂移滑動。這種巖層的整體的漂移滑動對巷道的變形破壞有著巨大的影響，在這種影響下的巷道變形破壞形式具有明顯的特殊性，其最典型的特征就是巷道變形破壞的方向性和非對稱性。一般的對稱性支護方案對這種非對稱變形巷道的支護效果往往較差，致使巷道變形破壞難以控制，支護難度大幅提高。就地下工程而言，地下軟巖巷道的變形、失穩(wěn)和破壞的原因是多方面的，但最根本原因是其具有復雜的變形力學機制。巷道所處的應力環(huán)境、圍巖性質(zhì)與結(jié)構(gòu)類型以及巷道支護構(gòu)成了決定巷道穩(wěn)定性的3大因素。當圍巖含有強度較低、變形較大或受力狀況惡化的巖體柱時，稱為圍巖弱結(jié)構(gòu)巷道，其中的軟弱巖層或巖(煤)柱稱為弱結(jié)構(gòu)體。一般而言，巷道圍巖破壞首先從弱結(jié)構(gòu)體開始，在弱結(jié)構(gòu)體巖層中形成破裂區(qū)，隨變形與破壞的發(fā)展，將導致弱結(jié)構(gòu)巷道其它部位變形破壞加劇，最終導致巷道整體穩(wěn)定性的惡化。針對巷道圍巖變形與破壞的非均衡現(xiàn)象，部分巷道雖采用了非傳統(tǒng)的不均稱支護，但是巷道支護失效與圍巖狀況惡化仍然不能得到改善，需要對頂板圍巖沿軟弱巖層漂移進行位移監(jiān)測，找到巷道不均稱破壞的真正根源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種煤礦開采誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬分析方法，該方法能夠解決現(xiàn)有技術中巷道支護失效與圍巖狀況惡化仍然不能得到改善的問題；

本發(fā)明的第二目的在于提供一種煤礦開采誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬裝置，該裝置采用上述方法。

本發(fā)明提供一種煤礦開采誘發(fā)巖移的監(jiān)測與模擬分析方法，其包括以下步驟：采用鉆孔測斜儀進行巖體水平位移的原位監(jiān)測；

通過傳感器測頭內(nèi)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(qū)域巖體變形的大小、方向、深度和速率參數(shù)。

優(yōu)選的，采用鉆孔測斜儀進行巖體水平位移的原位監(jiān)測包括以下步驟：

將鉆孔測斜儀的探管置于鉆孔內(nèi)壁且與孔壁緊密貼合，探管能隨周圍巖體的變形而產(chǎn)生協(xié)調(diào)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。

優(yōu)選的，水平偏移量的計算步驟為：

每隔標距L測一次傾斜讀數(shù)，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(jù)正弦關系將即可將傾斜角轉(zhuǎn)變?yōu)樵撋疃葴y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：