[發明專利]一種覆巖采動離層動態發育監測方法

有效

• 申請號: 202110253757.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112983549B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 李文平;陳維池;王啟慶;喬偉;賀江輝;李梁寧
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京佳信天和知識產權代理事務所(普通合伙) 11939
• 代理人: 楊光

1.一種覆巖采動離層動態發育監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、基于離層發育區范圍，確定沉降磁環安裝深度；

S2、探查沉降磁環安裝深度范圍內的巖層信息，確定沉降磁環安裝位置及數量；

S3、基于工作面采煤進尺、監測孔鉆進速度信息，確定監測孔的開始鉆進時間，并完成監測孔施工；

S4、利用分層沉降監測系統對離層動態發育進行監測，在監測孔內安裝沉降磁環，開啟沉降監測儀進行沉降監測，根據監測數據計算沉降量及離層發育高度；

所述步驟S4中，采用的分層沉降監測系統包括巖層沉降磁感應監測裝置和沉降監測儀，所述巖層沉降磁感應監測裝置包括沉降磁環組件(14)和安裝導管(15)，沉降磁環組件(14)通過安裝導管(15)安裝在鉆機的鉆桿(16)上，通過鉆桿(16)配合安裝導管(15)實現沉降磁環組件(14)的安裝與回收；

所述沉降磁環組件(14)包括錨箍組件、磁感應鐵圈(7-1)以及套設于磁感應鐵圈(7-1)外的磁環套(7-2)；所述錨箍組件設于磁環套(7-2)的外圓周，具有收縮狀態和展開狀態，收縮狀態下的錨箍組件能夠在監測孔內移動，展開狀態下的錨箍組件與監測孔孔壁在豎直方向上至少有兩個高度的支撐點；所述錨箍組件包括長壁錨爪(14-1)、箍片(14-2)和彈性體；所述長壁錨爪(14-1)包括長壁桿，長壁桿的第一端轉動連接于磁環套(7-2)的下端外圓周，長壁桿的第二端為爪端，用于嵌入監測孔孔壁；所述箍片(14-2)包括箍片本體，箍片本體的下端固定在磁環套(7-2)上，箍片本體的上端呈喇叭口狀向外翻折；所述箍片(14-2)的翻折端通過連接線(14-5)與長壁錨爪(14-1)的爪端連接；所述長壁錨爪(14-1)與箍片(14-2)的箍片本體之間具有轉動空間，轉動空間內設置彈性體(14-3)；

所述安裝導管(15)包括第一段和第二段，第一段的直徑小于第二段的直徑，第一段與鉆桿(16)螺紋連接，第二段與沉降磁環組件(14)螺紋連接；第一段上設有回收套口(15-2)，回收套口(15-2)的上端固定在第一段的外周壁，回收套口(15-2)的下端為開口結構，回收套口(15-2)的內壁為光滑凹形曲面，光滑凹形曲面形成錨箍組件的收納空間；

巖層沉降磁感應監測裝置的操作方法，包括如下步驟：

步驟一：將錨箍組件通過安裝導管(15)安裝在鉆桿(16)上，利用鉆桿(16)將收縮狀態的沉降磁環組件(14)在監測孔內下放至預設深度位置；

步驟二：降落鉆桿(16)將收縮狀態的錨箍組件置于預設深度位置后，提升鉆桿(16)，帶動安裝導管(15)向上運動使錨箍組件展開，長壁錨爪(14-1)嵌入巖石孔壁；

步驟三：反轉鉆桿(16)使安裝導管(15)與沉降磁環組件(14)分離，重復上述步驟進行下一設計深度處的沉降磁環組件(14)的安裝，直至完成所有設計深度處的沉降磁環的安裝；

當離層動態發育監測結束后，鉆機降落鉆桿(16)及安裝導管(15)，當安裝導管(15)到達沉降磁環組件(14)位置時，正轉鉆桿(16)帶動安裝導管(15)轉動使螺紋卡齒(15-3)旋進螺紋卡槽(14-6)；在旋進過程中，箍片(14-2)會進入回收套口(15-2)，且隨著鉆桿(16)轉動，箍片(14-2)在回收套口(15-2)里向內翻折，帶動連接線(14-5)向上提拉長壁錨爪(14-1)，使長壁錨爪(14-1)向上轉動脫離監測孔的孔壁，實現沉降磁環組件(14)的回收。

2.根據權利要求1所述的覆巖采動離層動態發育監測方法，其特征在于，所述離層發育區范圍為第四系土層底界面到導水裂縫帶頂界面，根據下式計算得到離層發育深度H_s：

H_s＝H_c-H_f

式中：H_s為離層發育深度，m；H_c為煤層頂板埋深，m；H_f為導水裂縫帶發育高度，m；

導水裂縫帶發育高度H_f的計算公式為：

H_f＝C×M_c

式中：M_c為煤層累計采厚，m；C為裂采比；

或者，導水裂縫帶發育高度H_f利用光纖、鉆井液漏失或鉆孔電視的測試方式獲得。