获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法与流程

本发明涉及煤炭开采技术领域，特别是涉及一种获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法。

背景技术：

目前，在我国长壁式开采是煤炭资源井工开采最普遍的一种方法，回采巷道与切眼共同构成几何空间，切眼以处于最左侧的位置向最右侧推进，煤炭通过回采巷道运输至地面。

当切眼向被开采煤体推进时，被开采煤体上方会形成一定的应力集中(kγh，k>1)，该应力集中往往集中在切眼前方一定的距离，该距离因不同的地质条件而不同，随着远离切眼巷道围岩应力又恢复正常。受此影响回采巷道围岩出现变形破坏，变形破坏区域必然伴随裂隙发育，往往呈现距离切眼越远变形越小的特征。

为了获取回采巷道围岩的变形规律，人们往往在距离切眼一定的距离(大于100m)的位置布置一个监测断面，随着工作面向该测点的推进每隔一段时间(2天以上)进行一次数据测量，累积整理出该测点的围岩变形破坏规律。以工作面每天推进5m的速度来计算，往往需要20天以上才可以获得该点的围岩变形破坏规律，大大的增加了工作量与监测周期。

对于该期间回采巷道围岩裂隙分布规律，人们往往倾向于获取最大裂隙分布范围的获取，即在合适的位置打一个钻孔进行窥视获取内部裂隙分布，以“米”为单位进行简要叙述。而随着工作面推进，裂隙从无到出现再到充分发育的过程了解甚少，原因是由于裂隙发育属于岩体内部隐蔽发育，导致监测工作十分困难所致。

技术实现要素：

本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法，以解决现有监测方法获取数据的长周期、数据统计繁琐与难度大的问题。

根据本发明实施例的一种获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法，包括如下步骤：

确定回采巷道内断面监测范围；

在监测范围内选取多个监测断面，在每个监测断面处布置监测点，以监测顶板和底板、左帮和右帮的位移量；

在监测点钻孔，并安装钻孔窥视仪，以获取巷道围岩裂隙的分布信息；

处理分析步骤二监测的位移量和步骤三中获取的分布信息，获得回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律。

根据本发明的一个实施例，所述确定回采巷道内断面监测范围的步骤，具体包括：

选取回采巷道内断面的第一变形处和第二变形处；

将第一变形处与第二变形处之间的断面设定为监测范围。

根据本发明的一个实施例，所述在监测范围内选取多个监测断面，在每个监测断面处布置监测点，并监测顶板和底板、左帮和右帮的位移量的步骤，具体包括：

将选取的任意相邻的两个监测断面之间的间距设置为相同。

根据本发明的一个实施例，所述在监测范围内选取多个监测断面，在每个监测断面处布置监测点，并监测顶板和底板、左帮和右帮的位移量的步骤，具体包括：

采用可显性标识对选取的监测断面进行标记。

根据本发明的一个实施例，所述在监测范围内选取多个监测断面，在每个监测断面处布置监测点，并监测顶板和底板、左帮和右帮的位移量的步骤，具体包括：

在每个监测点上设置测距仪，以量取顶板与底板之间和左帮与右帮之间的位移量。

根据本发明的一个实施例，所述在监测点钻孔，并安装钻孔窥视仪，获取巷道围岩裂隙的分布信息的步骤，具体包括：

采用钻机在监测点进行钻孔；

将钻孔窥视仪的探测端插入钻孔内，以实时监测巷道围岩裂隙沿钻孔轴向分布的密度分形维。

根据本发明的一个实施例，所述处理分析所述位移量和所述分布信息，获得回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的步骤，具体包括：

根据工作面沿回采巷道的推进距离和推进时间，并结合监测的位移量，获得围岩变形曲线。

根据本发明的一个实施例，所述处理分析所述位移量和所述分布信息，获得回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的步骤，具体包括：

根据工作面沿回采巷道的推进距离和推进时间，并结合巷道围岩裂隙的分布信息，获得裂隙扩展规律曲线。

根据本发明的一个实施例，所述在监测范围内选取多个监测断面，在每个监测断面处布置监测点，并监测顶板和底板、左帮和右帮的位移量的步骤，具体包括：

每个监测断面上分别在顶板、底板、左帮和右帮上设置至少一个监测点，其中，顶板上的监测点与底板上的监测点相对，左帮上的监测点和右帮上的监测点相对。

根据本发明的一个实施例，所述确定回采巷道内断面监测范围的步骤，具体包括：

将回采巷道的起始端处的切眼设定为第一变形处。

本发明实施例提供的一种获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法，通过确定监测范围，并在监测范围内选取监测断面，设置监测点，实时监测围岩变形的位移量和围岩裂隙的分布信息，实现了快速获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律，且易于实施、成本低、效率高、准确度高，大大缩短了监测周期。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例回采巷道的整体空间位置示意图；

图2为本发明实施例回采巷道的监测断面的示意图。

附图标记：

1：切眼；2：监测断面；3：监测点；4：回采巷道；5：第二变形处。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法，包括如下步骤：

步骤一，确定回采巷道4内断面监测范围；

步骤二，在监测范围内选取多个监测断面2，在每个监测断面2处布置监测点3，以监测顶板和底板、左帮和右帮的位移量；

步骤三，在监测点3钻孔，并安装钻孔窥视仪，获取巷道围岩裂隙的分布信息；

步骤四，处理分析步骤二监测的位移量和步骤三中获取的分布信息，获得回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律。

根据本发明的一个实施例，步骤一中，选取回采巷道4内断面的第一变形处和第二变形处5，将第一变形处与第二变形处5之间的断面设定为监测范围。

根据本发明的一个实施例，步骤二中，将选取的任意相邻的两个监测断面2之间的间距设置为相同。

根据本发明的一个实施例，采用可显性标识对选取的监测断面2进行标记。

根据本发明的一个实施例，在每个监测点3上设置测距仪，以量取顶板与底板之间和左帮与右帮之间的位移量。

根据本发明的一个实施例，步骤三中，采用钻机在监测点3进行钻孔；

将钻孔窥视仪的探测端插入钻孔内，以实时监测巷道围岩裂隙沿钻孔轴向分布的密度分形维。

根据本发明的一个实施例，步骤四中，根据工作面沿回采巷道4的推进距离和推进时间，并结合监测的位移量，获得围岩变形曲线。

根据本发明的一个实施例，步骤四中，根据工作面沿回采巷道4的推进距离和推进时间，并结合围岩裂隙的分布信息，获得围岩裂隙扩展规律曲线。

根据本发明的一个实施例，步骤二中，每个监测断面2上分别在顶板、底板、左帮和右帮上设置至少一个监测点3，其中，顶板上的监测点3与底板上的监测点3相对，左帮上的监测点3和右帮上的监测点3相对。

根据本发明的一个实施例，将回采巷道4起始端处的切眼1设定为第一变形处。值得说明的，可根据施工现场的实际需要任意选择第一变形处和第二变形处5的位置，以满足监测需求。

本发明实施例获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法，具体操作步骤如下：

依据所需获取围岩变形与裂隙扩展规律的回采巷道4的特征，确定自切眼1起始的围岩的第一变形处和第二变形处5，本实施例中，第一变形处为围岩的最大变形位置即切眼1处，第二变形处5为围岩最小变形位置，切眼1与第二变形处5之间为断面监测范围；

在围岩最大变形位置与围岩最小变形位置之间，采用可显性标识标记选取的多个监测断面2，任意相邻的两个监测断面2之间距离相等，在每个监测断面2处布置监测点3，本实施例中，监测点3共设置四个，分别位于顶板和底板、左帮和右帮上，且顶板上的监测点3与底板上的监测点3相对，左帮上的监测点3和右帮上的监测点3相对，采用喷漆对监测断面2进行标记；

利用测距仪量取顶板与底板、左帮与右帮的位移量并做详细记录；

利用钻机打钻孔并配合钻孔窥视仪，在帮部或实际监测需要的部位获取巷道围岩裂隙分布信息，并做详细记录；

将监测的位移量数据进行整理，结合该工作面每天的推进距离换算为随时间变化的巷道围岩变形规律，以坐标曲线的方式呈现为围岩变形曲线，反应巷道围岩距离工作面远近的变形规律；

将钻孔窥视仪获取的裂隙图像展开，运用分析理论计算裂隙沿钻孔轴向分布的密度分形维，结合该工作面每天的推进距离换算为随时间变化的围岩裂隙扩展规律曲线，反应巷道围岩距离工作面的远近裂隙扩展规律；

将围岩变形曲线和围岩裂隙扩展规律曲线并行处理，即可获得该回采巷道的围岩变形与裂隙扩展规律。

本发明实施例提供的一种获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律的方法，通过确定监测范围，并在监测范围内选取监测断面，设置监测点，实时监测围岩变形的位移量和围岩裂隙的分布信息，实现了快速获取回采巷道围岩变形与裂隙扩展规律，且易于实施、成本低、效率高、准确度高，大大缩短了监测周期。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。