三向加载三维相似模拟试验开挖系统及方法与流程

本发明涉及一种矿岩模拟开挖技术，特别是涉及一种三向加载三维相似模拟试验开挖系统及开挖方法。

背景技术：

相似模拟试验是以相似理论、因次分析为理论依据的实验室研究方法，可有效解决地下空间开发活动中矿山压力、围岩变形与移动规律、覆岩破断等研究课题。以其实验效果直观的优点而广泛应用于水利、采矿、铁路等部门。尽管相似模拟实验在工程研究领的应用越来越广泛，然而，在众多矿山压力、覆岩移动破断规律方面的模拟试验多集中在平面模型，这与现场岩层所处的三向应力状态有一定差异。

矿层开采过程中，上覆岩层的破断及其应力分布是一个动态变化的过程，随着工作面的推进，工作面前方发生应力重新分布。在此过程中，围岩产生变形、移动、破坏，覆岩峰值应力也会随工作面推进向前转移，直至达到新的应力平衡。随着社会的发展及科技的进步，人类对地下空间的开发利用需求越来越大，然而，地下空间开发过程较地面建造更加复杂，受地质条件影响大。因此，有必要借助三维相似模拟试验研究和发展针对巷道快速掘进与支护技术。

现有的三维相似模拟试验系统在一定程度上促进了地下开挖工程的研究，但仍然存在不足之处，最主要的缺点就是不能在试验过程中对矿层进行大面积的机械化、可视化开采。例如，专利“ZL 201210376520.3三向加载大型三维相似模拟试验系统”公开了一种三向加载大型三维相似模拟试验系统，可实现三向不等压加载，同时可以进行如矿山采场、水电硐室、岩盐储气库等大尺度空间开挖模拟试验。该试验装备的研制已取得一定突破，然而，为实现试验过程中实时、可视化机械开挖就需要一种与之相适应的开挖系统及方法。因此本领域技术人员致力于开发一种可实现三向应力状态下矿层实时机械化开挖系统及方法，使模拟试验结果更可靠。

技术实现要素：

本发明的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种三向加载三维相似模拟试验开挖系统，该系统通过控制系统、开挖装置、支护系统和排渣系统的合理布局和安排，可方便、可靠的应用于三向加载条件下地下空间模拟开挖试验，以使试验过程及效果直观、更接近于机械化开采的现场实际。为研究三向加载条件下覆岩应力分布、破断、采场围岩随采场推进过程中应力的动态变化及围岩支护技术等过程提供了便利。本发明的第二目的是提供一种三向加载条件下大型三维相似模拟开挖方法，本方法利用实现第一目的的系统进行，在实验室内实现模拟试件的大空间开挖，极大的改进了模拟开挖试验效果。进一步通过对试件中巷道和初采工作面区域上覆岩层的稳定性增强措施，确保模拟开挖试验顺利进行。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种三向加载三维相似模拟试验开挖系统，用于在三向加载条件下对大型三维相似模拟试验箱内的试样进行机械式开挖，包括由控制系统进行控制的开挖装置、支护系统和排渣系统；所述开挖装置通过长条形开挖机架设有可往返移动的开挖头，开挖头设有用于对试样形成旋转切割的切割刀盘，切割刀盘悬伸在开挖机架前端，切割刀盘的下母线位于开挖机架的底平面内，切割刀盘的上母线不低于开挖机架的顶面，开挖机架两端设有检测开挖头位置用的位置检测装置；所述控制系统通过所述位置检测装置获得开挖头的位置信号；所述支护系统连接在所述开挖系统的后端，支护系统由多个呈并列设置的支护单元组成，支护单元设有竖向顶升结构和水平推拉结构，竖向顶升结构用于形成支护单元的临时固定，水平推拉结构用于推移所述开挖系统，以及形成支护单元随所述开挖系统的跟进；所述排渣系统用于通过负压吸附方式将开挖过程中形成的渣土排出工作面。

采用前述技术方案的本发明的本开挖系统，设置于试验箱内模拟试件的初采工作面内，开挖头对模拟岩层进行沿工作面长度方向的移动式切割，适用于在三向加载试验条件下的模拟开采，以获得三向加载条件下模拟开采的试验数据，在本系统上设置摄像头即可方便的实现可视化的机械化开挖。使用时，只需对现有实现三向加载试验系统的试验箱进行相应改装后即可。其结构简单，使用方便。在切割过程中，切割刀盘一次进刀形成切割进程完成工作面岩壁整个高度方向的切割，岩壁切割后的底面形成初采工作面底面的延伸，顶面形成工作面顶面的延伸，开挖系统顶面位于工作面顶面下方，以确保开挖系统的顺利推进。在开挖过程中，系统通过位置检测装置和控制系统实现开挖头的极限位置和往返控制，并通过排渣系统将开挖过程中形成的渣土排出试验箱。支护系统由多个呈并列设置的支护单元组成，支护单元的竖向顶升结构用于形成支护单元的临时固定，支护单元的水平推拉结构用于推移开挖装置，以及形成支护单元随开挖装置的跟进。在推移开挖装置过程中，多个支护单元同时形成临时固定；在支护单元的跟进过程中，控制系统可按两种方式对支护单元进行控制，一是在开挖系统自身依靠摩擦阻力而不产生位置移动的条件下，所有支护单元同时跟进，以获得较高的开挖效率；另一种是为确保跟进时开挖装置位置稳定，由一部分支护单元保持临时固定状态，另一部分跟进开挖装置，然后，再由已跟进的支护单元形成临时固定，完成剩余部分的支护单元跟进；最后，所有支护单元形成临时固定后，再进行下一个循环的开挖。

应用本系统模拟开挖的开挖过程如下：首先，将切割刀盘位于开挖机架机头端的起始位置，将本系统中开挖装置和支护系统，以及排渣系统的一部分布设在初采工作面内，且开挖装置的两端分别位于初采工作面两端的巷道内，并调整至适当位置，以使开挖机架与工作面内的模拟岩层的待开挖壁平行，尽量在第一次切割过程中能够切割下一定厚度的模拟岩体。然后，通过控制系统启动支护系统的竖向顶升结构，利用工作面的顶板和底板形成支护系统的临时固定。再启动开挖装置和排渣系统，开挖装置通过切割刀盘对试样进行旋转切割式模拟开采，切割形成的渣土通过排渣系统自动排出。在完成一次切割行程，切割刀盘位于开挖机架的机尾端后，切割刀盘在位置检测装置和控制系统作用下返回起始位置。然后，支护系统推动开挖系统向工作面推进方向推移一个步距，形成切割刀盘下一次的切割深度；之后，竖向顶升结构解除临时固定状态，通过水平推拉结构使支护系统随开挖装置跟进一个步距的行程，再通过竖向顶升结构使支护系统形成再次的临时固定，进而进入下一次开挖循环，直至开挖完成。

优选的，所述开挖头与开挖机架通过二者之间设有的导轨副连接，开挖头与开挖机架之间设有用于驱动开挖头往返移动的开挖头驱动装置。开挖机架通过导轨副形成对开挖头的支撑和运行轨迹的控制，并由开挖驱动装置驱动开挖头往返移动。驱动装置的传动部分包括齿轮齿条传动结构、链传动结构、丝杠螺母传动结构、曲柄滑块结构、活塞缸结构等，其结构形式多，可选择的范围大。鉴于试验箱内的空间制约，宜齿轮齿条传动结构、链传动结构。

进一步优选的，所述开挖机架的断面呈具有水平开口的矩形框架结构；所述开挖头通过开挖电机座设有开挖电机，开挖电机用于驱动所述切割刀盘转动，开挖电机座设在所述开挖机架的框架内；所述开挖头驱动装置设在开挖机架与开挖电机座之间。以使开挖头设在开挖机架高度方向的中部，且大部分隐蔽在开挖机架内部，从而显著提高开挖装置的整体刚度和强度，使用寿命长。同时，矩形框架的上方水平边可形成对开挖头主机部分的遮蔽和保护，可有效避免顶板发生意外塌陷时对开挖头主机部分造成的损伤。

进一步优选的，所述开挖头驱动装置包括驱动电机，驱动电机与所述开挖头形成固定连接，驱动电机的输出轴上连接有驱动齿轮或驱动链轮，驱动齿轮啮合有齿条，或者驱动链轮啮合有链条，链条固定连接在所述开挖机架上，开挖头驱动装置通过齿轮齿条传动结构驱动所述开挖头往返移动；或者，开挖头驱动装置通过链轮链条传动结构驱动所述开挖头的往返移动，其中，链条通过链节连接成直线形，并通过两端的张紧机构拉拽张紧固定连接在所述开挖机架上。以通过固定的链条或齿条，由转动的链轮或齿轮驱动使与驱动电机形成固定连接的开挖头移动，相对于齿条固定在开挖头上的齿条的移动结构，其移动构件不需设置伸出切割区域部分，故其结构紧凑，特别适用于空间狭小的试验设备。在驱动电机采用直角转角电机时，可获得更加紧凑的结构布局。

进一步优选的，所述排渣系统包括集尘罩和工业吸尘器，集尘罩固定连接在所述开挖头上，并位于所述切割刀盘切割行进方向的后侧，集尘罩和工业吸尘器通过集尘管道连接，该集尘管道具有由钢丝软管制成的管段。以便集尘罩的集尘范围能够形成沿切割刀盘厚度方向对切割刀盘的整体覆盖，确保排渣干净、彻底。

进一步优选的，所述支护单元包括支护底座、竖直顶升板和水平顶推板；支护底座和竖直顶升板通过顶升油缸或顶升气缸形成所述竖向顶升结构；支护底座和水平顶推板通过水平设置的顶推油缸或顶推气缸形成所述水平推拉结构。以方便通过液压动力或压缩空气动力，并利用控制系统形成自动控制，实现支护系统的自动固定和自动解除固定状态，进而实现开挖机架的固定，以及开挖机架推进的自动化，确保开挖顺利进行。

进一步优选的，所述支护底座呈L形，顶升油缸或顶升气缸的缸体设在支护底座的L形水平段上，顶推油缸或顶推气缸设在支护底座的L形竖直段的外侧面上，并位于顶升油缸或顶升气缸前方。以充分利用空间，实现结构紧凑的目的。

进一步优选的，所述竖直顶升板上端连接有顶罩，顶罩呈开口朝下的矩形罩壳结构，用以从上方和两侧对顶升油缸或顶升气缸，以及顶推油缸或顶推气缸形成挡护。从而对顶升油缸或顶升气缸，以及顶推油缸或顶推气缸的外部防护，降低或避免油缸或气缸的密封部位侵入粉尘的机率，降低油缸或气缸的故障率，延长使用寿命。其中，顶罩还在顶升油缸或顶升气缸后方形成有后端固定连接有后挡板时，其防护效果更佳；相应顶罩前端悬伸部分最好在支护系统跟进后，顶罩抵接在开挖机架后端面上，更利于形成对顶推油缸或顶推气缸的防护。同时，还使顶罩前端与开挖机架后端构成抵接关系，以形成支护单元跟进距离与开挖装置推进距离相等的控制。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种三向加载三维相似模拟试验开挖方法，利用实现本发明第一目的的三向加载三维相似模拟试验开挖系统，在三向加载条件下的大型三维相似模拟试验箱内对模拟试样进行开挖，并对试验数据进行采集和分析。

采用前述技术方案的开挖方法，由于利用了第一发明目的的动力开挖系统，可方便实现室内模拟试验过程中的大空间开挖，为研究三向加载条件下覆岩应力分布、破断、采场围岩随采场推进过程中应力的动态变化等过程提供了条件。

本方法具体实施前，应对现有试验系统的试件箱进行适当改造，包括将试件箱的前端反力墙的改造为可拆卸的多窗口组合结构，以便打开窗口封堵板用于置入开挖系统和排渣。

为便于后期系统的运行及开挖，巷道系统布置方式及尺寸需综合考虑现场实际和实验室试验需要，以及相似理论和开挖系统开挖方式和尺寸；为保证预留开挖空间即初采工作面和巷道上覆岩层的稳定性，设置了锚杆加锚网联合支护方式；为实现试验中应力与现场实际状况有较高的吻合度，预留开挖空间采用河砂充填夯实，一方面是方便形成初始开挖空间，另一方面尽可能支撑上覆岩层。填埋河砂的好处还有：在后期进行试验时河砂的挖出过程近似现场巷道的挖掘，对巷道周围应力进行监测，便可研究巷道开挖过程中巷道周围岩体的应力分布变化情况，为相似模拟试验增加一个很好的研究思路。

模拟试验中锚杆及锚网的选取根据现场地应力测量结果，获得地应力状态。然后考虑实验室条件，依据相似理论进行换算，得到相应的相似参数，包括几何相似比、应力相似比、时间相似比等等。

为满足相似模拟试验的相似比要求，预留开挖巷道及初采工作面尺寸综合应考虑矿山采场布置情况、相似理论和后期监测合理设置。预留开挖巷道在铺设模拟材料时采用板材制模的方式预留出模拟巷道和初采工作面空间。

模拟试验中锚杆材质及参数选取，经应力相似比计算，材质选择PVC棒。考虑到模拟实验中锚杆长度及锚杆强度为主要影响因素，按相似比换算的金属锚杆直径太小不便操作，采用强度等效原则采用PVC棒，锚杆长度选择以方便容易施工原则选取。

模拟实验中锚杆托盘采用PVC板，可与PVC棒焊接成为一体，以钢丝网模拟锚网较好的实现了现场锚杆支护的模拟。

在开挖巷道周围成型模拟材料并参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》养护。用河砂将巷道充填夯实，巷道、初采工作面及采矿区域上方采用锚杆加锚网进行支护，待紧邻采掘层上方的混凝土相似材料风干后再进行以上岩层的铺设，确保巷道、初采工作面支护具有一定的强度前不受干扰和破坏。

本发明的有益效果是，开挖系统结构简单，且可方便、可靠的应用于三向加载条件下地下空间模拟开挖试验，以使试验过程及效果直观、也更接近于现场实际；开挖方法实现了室内模拟试验过程中的大空间开挖，为研究三向加载条件下覆岩应力分布、破断、采场围层随采场推进过程中应力的动态变化等过程提供了便利；同时为模拟研究开挖的巷道布置及有效支护提供了可行的解决方法。

附图说明

图1是本发明的开挖系统在模拟试件的预留空间内的初始布置示意图。

图2是本发明的开挖系统的结构示意俯视图。

图3是本发明的开挖系统的结构示意侧视图。

图4是本发明的开挖系统中开挖头与开挖头驱动装置的连接关系结构示意图。

图5是本发明图4的俯视图。

图6是本发明图4的左视图。

图7是本发明中支护单元的结构示意图。

图8是本发明开挖方法中模拟试件的结构示意轴测图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1～图7，一种三向加载三维相似模拟试验开挖系统，用于在三向加载条件下对大型三维相似模拟试验箱内的试件进行机械式动力开挖，包括由控制系统进行控制的开挖装置100、支护系统200和排渣系统300；开挖装置100通过长条形开挖机架110设有可往返移动的开挖头120，开挖头120设有用于对试件形成旋转的切割刀盘121，切割刀盘121悬伸在开挖机架110前端，切割刀盘121的下母线位于开挖机架110的底平面内，切割刀盘121的上母线不低于开挖机架110的顶面，开挖机架110两端设有检测开挖头120位置用的位置检测装置；控制系统通过位置检测装置获得开挖头120的位置信号；支护系统200连接在开挖装置100的后端，支护系统200由多个呈并列设置的支护单元210组成，支护单元210设有竖向顶升结构和水平推拉结构，竖向顶升结构用于形成支护单元210的临时固定，水平推拉结构用于推移开挖装置100，以及形成支护单元210随所述开挖装置100的跟进；排渣系统300用于通过负压吸附方式将开挖过程中形成的渣土排出工作面。

其中，开挖机架110的断面呈具有水平开口的矩形框架结构；开挖头120通过开挖电机座122设有开挖电机123，开挖电机123用于驱动切割刀盘121转动，开挖电机座122设在开挖机架110的框架内；开挖头120与开挖机架110通过二者之间设有的导轨副连接，该导轨副由两平行导轨110a和与导轨110a滑动配合的具有导轨槽的导轨滑块120a组成，导轨110a固定连接在开挖机架110的矩形框架的下端水平框边上，导轨滑块120a固定连接在开挖头120的开挖电机座122上，并位于开挖电机座122底面；开挖头120与开挖机架110之间设有用于驱动开挖头120往返移动的开挖头驱动装置，开挖头驱动装置设在开挖机架110与开挖电机座122之间。

开挖头驱动装置包括驱动电机124，驱动电机124通过开挖电机座122与开挖头120形成固定连接，开挖电机座122上固定连接有电机支架128，驱动电机124固定连接在电机支架128上，驱动电机124的输出轴上连接有驱动链轮125，驱动链轮125啮合有链条126，链条126固定连接在开挖机架110上，并位于两平行导轨110a之间，开挖头驱动装置通过链轮链条126传动结构驱动开挖头120的往返移动，其中，链条126通过链节连接成直线形，并通过两端的张紧机构127拉拽张紧固定连接在开挖机架110上。其中，开挖电机123和驱动电机124均采用90度直角转角的伺服电机，且二者的输出轴轴线平行，伺服电机输出端设置有减速器，用以提高开挖头和驱动装置的驱动扭矩。

排渣系统300包括集尘罩301和工业吸尘器，集尘罩301固定连接在开挖头120上，并位于切割刀盘121切割行进方向的后侧，集尘罩301和工业吸尘器通过集尘管道302连接，该集尘管道302具有由钢丝软管制成的管段和管道接头303，管道接头303固定在开挖机架110尾部。

支护单元210包括支护底座211、竖直顶升板212和水平顶推板213，水平顶推板213与开挖机架110固定连接；支护底座211和竖直顶升板212通过顶升气缸214形成竖向顶升结构；支护底座211和水平顶推板213通过水平设置的顶推气缸215形成水平推拉结构。支护底座211呈L形，顶升气缸214的缸体设在支护底座211的L形水平段上，顶推气缸215设在支护底座211的L形竖直段的外侧面上，并位于顶升气缸214前方。竖直顶升板212上端连接有顶罩216；顶罩216呈开口朝下的矩形罩壳结构，用以从上方和两侧对顶升油缸或顶升气缸214，以及顶推油缸或顶推气缸215形成挡护，且顶罩216后端固定连接有后挡板217，用以形成对顶升气缸214后侧的挡护。

位置检测装置由接近开关400构成，两个接近开关400分别实现开挖头120起点和终点两个位置检测，两个接近开关400分别固定在开挖机架110的机头端和机尾端。以通过非接触方式实现位置控制，延长位置检测装置的使用寿命。

本实施例采用压缩空气为支护单元210的顶升气缸214和顶推气缸215提供动力，可单独配小型空压机，也可利用空压站提供的压缩空气源。

本实施例中的驱动链轮125可采用驱动齿轮替代，相应链条126采用齿条替代，开挖头驱动装置通过齿轮齿条传动结构驱动所述开挖头120往返移动。

本实施例中的顶升气缸214和顶推气缸215可分别采用顶升油缸和顶推油缸替代，支护单元210相应采用液压站提供液压动力。

本实施例中，两个导轨110a采用矩形-三角形组合导轨结构，也可采用双导柱和导套的导轨副结构或者单一的燕尾型导轨副结构。导轨副还可设在开挖机架110上方的水平框边上，也可设在开挖机架110后方的竖直框边上。

本实施例中，竖直顶升板212和顶升气缸214之间设有双导柱和导套的导向结构，水平顶推板213和顶推气缸215之间设有双导柱和导套的导向结构。

实施例2，参见图1～图8，一种三向加载三维相似模拟试验开挖方法，该方法实施例1所提供的开挖系统在三向加载大型三维相似模拟试验系统中进行，并对试验数据进行采集和分析。其中，在模拟试样制作时，预留用于置入开挖系统的巷道和初采工作面，并在该预留空间内采用河砂填充；且在巷道和初采工作面的紧邻的上覆岩层内设置PVC锚杆和钢丝锚网。

本方法具体实施前，应对现有试验系统的试件箱进行适当改造，包括将试件箱的前端反力墙的改造为可拆卸的多窗口组合结构，以便打开窗口的封堵板后用于置入开挖系统和排渣。

本方法具体按以下步骤实施：

第一步，试件制备，包括：

第一小步：打开三向加载大型三维相似模拟试验装置的控制系统，启动试件箱底部两侧的倾斜液压千斤顶，使试件箱倾斜至设定角度，试件箱的倾角等于矿层倾角；

第二小步：根据对岩层压力分布规律进行数值模拟或理论计算结果，确定压力传感器的安放位置；

第三小步：按照相似理论计算出模拟岩层的几何相似比65、容重相似比1.45、应力相似比92，计算出模型材料的容重、抗压强度、开挖速度等力学性质参数，通过一种或几种如河砂、石膏、碳酸钙、重晶石、水泥等材料，按设定的比例与适量的水搅拌均匀，制作成多个标准试件并在自然状态下养护，对标准试件进行基本的物理力学性质测定，从而选取各层相似材料的最佳配比；

第四小步：根据各分层的最佳配比和容重，计算出各分层材料所需质量，称出相应配料的质量，将各种配料搅拌均匀，再加入适量水，立即进行搅拌，防止凝结搅拌均匀后，将配料送入试件箱内夯实，并预置观察孔；在模拟矿层分层之间的表面上均匀地铺一层云母粉作为分层弱面，用批灰刀将云母粉层表面抹平，同时在各分层的指定位置插上测试标识；依照次序将各分层装好，直到所有岩层都装到试件箱内。

当模拟材料铺至所要开采的目标矿层时，在该矿层适当位置预留系统开挖巷道及初采工作面，模拟试件的模拟开挖层设置为100mm厚，机头巷道距试件箱壁500mm。为便于后期系统的运行及开挖，预留巷道的布置方式及尺寸综合考虑现场实际和实验室条件，预留开挖巷道在铺设模拟材料时采用木板制模的方式预成型，设定预留巷道及初采工作面宽400mm、机头巷道宽300mm、机尾巷道宽220mm，预留巷道及初采工作面贯穿模拟开挖层。

为保证巷道及初采工作面的预留空间上覆岩层的稳定性，采用纵横间距50mm×50mm；规格为φ2.5mm×120mm直径×长度的锚杆与网格间距为20mm×20mm的锚网联合支护。考虑到模拟实验中锚杆长度及锚杆强度为主要影响因素，按相似比换算的金属锚杆直径太小，操作性差，采用强度等效原则，锚杆材质选择抗拉强度为40MPa的PVC棒；为实现试验中应力与现场实际状况有良好的吻合度，预留空间内充填河砂并夯实。具体应在开挖巷道周围模拟材料成型并养护达到预定时间后，再用河砂将巷道和初采工作面充填夯实。其中，锚杆托盘采用25mm×25mm的PVC板，PVC板可直接与PVC棒热熔焊接成为一体，较好的实现了现场锚杆支护的模拟。

待相似材料干燥后，使试件箱回复到水平位置。

第二步，加载：根据地应力状态与应力相似比换算得出试验中所需加载的压力小大，并通过实验系统设定压力或压缩位移量的加载速率0.5kPa/s或0.05mm/s，保载时间900min，并采取压力控制方式实施梯级加载，直至加载到预定应力状态，并保持载荷衡定，直至开挖引起岩体失稳破坏或试验结束。

第三步，巷道及初采工作面开挖：拆下试验箱前端反力墙上窗口的封堵板，将预留开挖巷道和初采工作面内填埋的河砂慢慢挖出，为系统进入采场提供空间；同时，此过程可看作现场巷道的开挖过程，通过应力监测系统，在将河砂挖出的过程中，并通过试验系统中的应力采集系统实时监测巷道围岩应力状态。

第四步，置入开挖系统：待上述河砂全部清除后将所述的开挖系统放入初采工作面，其中，开挖头120位于机头巷道端的起始位置。

第五步，系统开挖：启动开挖系统，实现自动开挖和排渣；其中，在开挖头120的开挖行程和返回行程中，支护系统200中所有支护单元210均形成临时固定状态，即支护单元210通过支护底座211和竖直顶升板212上的顶罩216对工作面的顶板和底板形成顶持固定；以此抵消系统开挖的反力，使开挖过程更加稳定；在完成一个开挖行程，开挖头120返回至初始位置后，支护系统200在控制系统作用下，自动对开挖装置100形成一个步距的推进；支护单元210跟进时，支护单元210按两批分步跟进，在一部分支护单元210跟进时，另一部分支护单元210处于临时固定状态；在两批支护单元210均完成跟进后，所有支护单元210均形成临时固定状态，以进入下一个开完和跟进循环。

第六步，观测：在预置的观察孔内下入矿用本安型钻孔成像仪探头或采取其它监测方式，可实时观测随覆岩及巷道围岩的变形破断情况。期间采集岩层不同层面的岩层应力、各测点的下沉量、覆岩的垮落高度、破断及离层情况等参数。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。