[發明專利]反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法

在審

• 申請號: 202210411490.9
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114856702A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 劉躍東;王東攀;張輝;劉超儒
• 申請（專利權）人: 中煤科工開采研究院有限公司;天地科技股份有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周磊

本發明提供涉及煤炭開采技術領域，提供一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法。該方法包括：通過向工作面煤體處打孔，在不同層位頂板安裝錨固件，對錨固件的深基點位移變化進行監測，得到第一變化數據；測量位于支架后方采空區應力計的變化，得到第二變化數據，從而監測沿工作面走向和傾向的斷裂位置；監測煤柱側距離巷道的不同距離的多個位置處的應力變化，得到第三變化數據；通過第一變化數據、第二變化數據和第三變化數據反演端頭頂板的破斷規律。本發明通過監測得到的三種數據的變化反演端頭頂板的破斷規律；本發明提供了端頭頂板兩側斷裂的判定方式，并且通過采空區應力變化的監測，可以監測頂板的分次破斷。

技術領域

本發明涉及煤炭開采技術領域，尤其涉及一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法。

背景技術

如圖1和圖2所示，工作面回采后頂板發生“O-X”型破斷，形成關鍵塊A、B、C三部分(以下簡稱為塊體A、塊體B和塊體C)，端頭頂板主要指塊體B，塊體B破斷的時機和位置對于傳統巷道影響不大，但對于沿空留巷巷道，很大程度影響巷旁充填體強度和卸壓方式的選擇，因此，需要對破斷的時機和位置進行探測。

頂板的結構無法直接進行探測。有些學者對破斷跨度進行了理論計算，認為跨度接近于頂板周期來壓步距。有些學者通過井下和地面打鉆進行鉆孔窺視，通過窺視測量破斷的位置，但存在一定問題，一方面頂板垮落后鉆孔發生變形，打鉆困難，窺視難以實現；另一方面打鉆具有一定的盲目性，打鉆位置不一定恰好處于斷裂的位置，導致造價較高。

因此，需要捕捉頂板超前、滯后斷裂位置，頂板的垮落為分次垮落，還需對垮落的時機進行實時監測。

發明內容

本發明提供一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，用以解決現有技術中“O-X”型破斷的時機和位置難以探測和掌握的缺陷。

本發明提供一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，包括：

通過向工作面煤體處打孔，在不同層位頂板安裝錨固件，對錨固件的深基點位移變化進行監測，得到第一變化數據；

測量位于支架后方采空區應力計的變化，得到第二變化數據，從而監測沿工作面走向和傾向的斷裂位置；

監測煤柱側距離巷道的不同距離的多個位置的應力變化，得到第三變化數據；

通過所述第一變化數據、所述第二變化數據和所述第三變化數據反演端頭頂板的破斷規律。

根據本發明提供的一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，所述通過向工作面煤體處打孔，在不同層位頂板安裝錨固件，對錨固件的深基點位移變化進行監測，得到第一變化數據具體為：

對于超前、滯后的斷裂位置捕捉，通過向工作面煤體處打孔，在不同層位頂板安裝錨爪，利用鋼絲繩一端連接到錨爪，鋼絲繩另一端連接到孔口位置的深基點位移計，從而記錄錨爪處頂板位移，通過監測得到的深基點位移量確定頂板斷裂、運移規律。

根據本發明提供的一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，所述通過向工作面煤體處打孔具體為：距工作面切眼設定距離處布置第一測站，并間隔設定距離布置第二測站；在每個測站內分別向頂板打多個鉆孔，每個鉆孔內安裝多個深基點位移計。

根據本發明提供的一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，距工作面切眼300米處布置第一測站，間隔50米布置第二測站。

根據本發明提供的一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，在所述第一測站和所述第二測站內分別向頂板打七個鉆孔，且每個所述鉆孔內安裝2至4個深基點位移計。

根據本發明提供的一種反演沿空留巷端頭頂板斷裂位置的方法，所述鉆孔的仰角取值范圍在35°～74°之間。