沿空掘巷合理位置的确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种采用沿空掘巷技术时，合理开掘位置的确定方法。
【背景技术】
[0002]沿空掘巷是指沿煤矿采场采空区边缘掘进巷道。受采场上覆岩层运动的影响，在采空区边缘煤体中存在应力降低区和应力增高区。把巷道布置在应力降低区中，有利于巷道维护，减少变形量。该方法成功的关键在于如何确定合理的开掘位置。
[0003]目前确定沿空掘巷的位置，主要根据工程类比法、理论计算法和数值模拟法。由于受到围岩初始应力、围岩本身强度、围岩破坏程度、煤层开采厚度等地质因素的综合影响，采空区边缘煤体应力分布极其复杂，通过以往方法很难确定最为合理的开掘位置。
[0004]通过现场煤岩体应力测量来确定沿空掘巷的位置目前尚未实现，其原因在于:
(I)采空区边缘煤体受压产生一定塑性破坏，取芯和封水都很困难，且破碎煤体强度不易确定，导致主流的应力解除法和水压致裂法均不能实施；(2)传统的地应力测试非常复杂，不适合大范围多点测量；(3)采空区边缘煤体应力测量，需在采煤工作面远离后才能进行，所以只能通过超深孔测量，进一步增加了测量难度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于现场应力测量技术的沿空掘巷合理位置的确定方法，可为煤矿回采巷道布置提供基本依据。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种沿空掘巷合理位置的确定方法，其特征在于包括如下步骤:
a、建立监测点和测试系统:在采煤工作面前方，临近下一个采场的回采巷道中设置监测点；在监测点向回采巷道外侧岩体钻凿水平监测孔，在监测孔中间隔布置若干个压力传感器；压力传感器的数据传导线从孔口引出，并延伸一段距离后接入数据采集设备和数据处理设备；注浆充填监测孔，待其凝固后开始监测数据；压力传感器将监测到的应力数据传输給数据采集设备，数据采集设备将收集到的信号传递到数据处理设备；
b、监测采空区边缘煤体应力分布:随着采煤工作面向前推进，待其越过监测点一定距离后，监测点旁边的采场成为采空区；在采空区上覆岩层运动的影响下，监测点煤体受力逐渐变化，同时煤体还会产生塑性变形，从而煤体将其受到的压力完全传递给压力传感器；待采空区垮落完成，监测点处煤体应力逐渐趋于稳定，此时测得的结果即为开采扰动后的采空区边缘煤体应力；综合各个压力传感器测得的数据，得到开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布曲线；
C、确定沿空掘巷的合理位置:根据上述开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布曲线，分析应力高峰区、应力降低区的范围，其中远离煤壁的应力降低区范围即为沿空掘巷的合理位置。
[0007]本发明的基本原理是:在采煤工作面前方煤壁预埋压力传感器，待工作面越过监测点一定距离后，监测点旁边的采场成为采空区，由于采空区上覆岩层运动，其边缘煤体产生应力重分布。应力重分布会引起煤体发生塑性变形，从而煤体与压力传感器充分接触，其所受应力可以完全传递给压力传感器，从而监测到开采扰动后采空区边缘煤体的应力分布规律，进而确定合理的巷道开掘位置。
[0008]本发明的有益效果是:通过科学方法测得开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布，进而准确的确定沿空掘巷的合理位置，克服了传统方法的不足，为回采巷道布置提供准确依据。
【附图说明】
[0009]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
图1为本发明所述沿空掘巷合理位置的确定方法实施例的示意图；
图2为典型的开采扰动后采空区边缘煤体的应力分布曲线。
【附图说明】
[0010]结合附图1，一种沿空掘巷合理位置的确定方法，其特征在于包括如下步骤:
a、建立监测点和测试系统:在采煤工作面a前方，临近下一个采场的回采巷道b中设置监测点；在监测点向回采巷道外侧岩体钻凿水平监测孔，在监测孔中间隔布置若干个压力传感器I ;压力传感器的数据传导线从孔口引出，并延伸一段距离后接入数据采集设备2和数据处理设备3 ;注浆充填监测孔，待其凝固后开始监测数据；压力传感器将监测到的应力数据传输給数据采集设备，数据采集设备将收集到的信号传递到数据处理设备；
b、监测采空区边缘煤体应力分布:随着采煤工作面向前推进，待其越过监测点一定距离后，监测点旁边的采场成为采空区；在采空区上覆岩层运动的影响下，监测点煤体受力逐渐变化，同时煤体还会产生塑性变形，从而煤体将其受到的压力完全传递给压力传感器；待采空区垮落完成，监测点处煤体应力逐渐趋于稳定，此时测得的结果即为开采扰动后的采空区边缘煤体应力；综合各个压力传感器测得的数据，得到开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布曲线，如图2所示；
C、确定沿空掘巷的合理位置:根据上述开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布曲线，分析应力高峰区、应力降低区的范围，其中远离煤壁的应力降低区范围(图2中M区域)，即为沿空掘巷的合理位置。
[0011]以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种沿空掘巷合理位置的确定方法，其特征在于包括如下步骤: a、建立监测点和测试系统:在采煤工作面前方，临近下一个采场的回采巷道中设置监测点；在监测点向回采巷道外侧岩体钻凿水平监测孔，在监测孔中间隔布置若干个压力传感器；压力传感器的数据传导线从孔口引出，并延伸一段距离后接入数据采集设备和数据处理设备；注浆充填监测孔，待其凝固后开始监测数据；压力传感器将监测到的应力数据传输給数据采集设备，数据采集设备将收集到的信号传递到数据处理设备； b、监测采空区边缘煤体应力分布:随着采煤工作面向前推进，待其越过监测点一定距离后，监测点旁边的采场成为采空区；在采空区上覆岩层运动的影响下，监测点煤体受力逐渐变化，同时煤体还会产生塑性变形，从而煤体将其受到的压力完全传递给压力传感器；待采空区垮落完成，监测点处煤体应力逐渐趋于稳定，此时测得的结果即为开采扰动后的采空区边缘煤体应力；综合各个压力传感器测得的数据，得到开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布曲线； C、确定沿空掘巷的合理位置:根据上述开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布曲线，分析应力高峰区、应力降低区的范围，其中远离煤壁的应力降低区范围即为沿空掘巷的合理位置。
【专利摘要】本发明公开了一种沿空掘巷合理位置的确定方法，首先在采煤工作面前方煤壁预埋压力传感器，待工作面越过监测点一定距离后，监测点旁边的采场成为采空区，由于采空区上覆岩层运动，其边缘煤体产生应力重分布，煤体发生塑性变形，从而煤体与压力传感器充分接触，其所受应力可以完全传递给压力传感器，从而监测到开采扰动后采空区边缘煤体的应力分布规律，得到应力降低区域的位置和范围，进而确定合理的巷道开掘位置。本发明通过科学方法测得开采扰动后的采空区边缘煤体应力分布，进而准确的确定沿空掘巷的合理位置，克服了传统方法的不足，为回采巷道布置提供准确依据。
【IPC分类】E21C41-18
【公开号】CN104763424
【申请号】CN201510051235
【发明人】蒋宇静, 吴学震, 王刚, 石永奎, 李博
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月1日