一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法与流程

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体地说是涉及一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法。

背景技术：

为了提高煤炭开采速度，缩短回采工作面准备时间，缓解采区采掘接续紧张等问题，我国大部分现代化矿井回采工作面采用双巷布置，相邻工作面之间留有20至45m之间的宽区段煤柱，预留巷道和区段煤柱先后经历两个工作面的采掘扰动影响，巷道围岩结构受损程度及应力分布复杂，巷道变形量大且支护困难，巷道动压显现事故频发。因此，研究巷道围岩在一次、二次采动影响下的结构损伤情况，弄清巷道围岩在近场、远场前后两次采动影响下的应力分布特征，进而监测受重复采动影响巷道围岩的稳定性。这对受重复采动影响巷道围的变形控制方案制定，有重要的理论意义和指导意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法，实现对受重复采动影响巷道稳定性的系统、准确监测。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法，包括如下步骤：

步骤一、获取围岩结构损伤和应力分布的“点”源信息

步骤11、获取围岩应力峰值位置p1和应力范围s1

一次采动影响巷道为主运顺槽和辅运顺槽，在主运顺槽和辅运顺槽间的联络巷内间隔设定距离布置多个应力监测站，应力监测站监测主运顺槽和辅运顺槽间区段煤柱的应力值，在工作面回采过程中，获取各应力监测站监测的应力值；

自远离工作面一端的辅运顺槽起至第一个应力值峰值点处的距离为应力峰值位置p1，自远离工作面一端的辅运顺槽起至第一个应力值峰值点后第一个应力值谷值点处的距离为应力范围s1；

步骤12、获取围岩松动圈范围l

二次采动影响巷道为回风顺槽，获取回风顺槽围岩松动圈范围l；

步骤13、获取围岩顶底板移近量最大值d

在回风顺槽的设定位置的顶板、底板设置移近量监测站，移近量监测站监测顶底板移近量，在工作面回采过程中，获取顶底板移近量最大值d；

步骤二、获取围岩应力分布的“区”源信息

采用微震系统探测工作面前方主运顺槽和辅运顺槽间区段煤柱的应力分布，确定工作面前方区段煤柱的应力值峰值点位置，确定工作面前方区段煤柱的应力聚集影响区域；

自工作面至应力值峰值点处的距离为应力峰值位置p2，自工作面至应力聚集影响区域边界处的距离为应力范围s2；

步骤三、二次采动影响巷道围岩稳定性综合监测

步骤31、确定监测指数

应力峰值位置p取p1和p2中的最大值，应力范围s取s1和s2中的最大值；

由应力峰值位置p确定监测指数z1的数值：

当p＜2.5时，z1为0，

当2.5≤p≤4.5时，z1为1，

当4.5＜p＜8时，z1为2；

由应力范围s确定监测指数z2的数值：

当s＜5时，z2为0，

当5≤s≤10时，z2为1，

当10＜s＜15时，z2为2；

由顶底板移近量最大值d确定监测指数z3的数值：

当d＜10时，z3为0，

当10≤d≤20时，z3为1，

当20＜d时，z3为2；

由松动圈范围l确定监测指数z4的数值：

当l＜120时，z4为0，

当120≤l≤250时，z4为1，

当250＜l时，z4为2；

步骤32、综合监测

综合监测指数

z≤0.33时，围岩稳定；

0.33＜z≤0.66时，围岩中等稳定；

0.66＜z时，围岩不稳定。

优选的，步骤12中，获取回风顺槽围岩松动圈范围l的过程如下：

在回风顺槽的顶板及帮部钻孔，将钻孔窥视仪的摄像头沿孔向内部推送，观察孔内岩石裂隙发育程度，孔内浅部密集裂隙明显发育且围岩破碎为裂隙发育段，孔内深部无明显裂隙、岩体完整为岩石完整段；

将裂隙发育段与岩石完整段的交界处视为围岩松动圈边界，围岩松动圈边界至孔口的距离为松动圈范围l。

优选的，步骤二中，采用pasat-m型便携式微震系统探测工作面前方主运顺槽和辅运顺槽间区段煤柱的应力分布，具体过程如下：

在辅运顺槽设定间距布置炮眼；

在主运顺槽对应炮眼的位置布置接收端；

在炮眼内装入炸药，定时起爆，接收端记录震动波到达时间；

pasat-m型便携式微震系统，根据震动波的波速变化表征工作面前方区段煤柱的应力强度，得到工作面前方区段煤柱的应力强度分布图，由应力强度分布图确定工作面前方区段煤柱的应力值峰值点位置及工作面前方区段煤柱的应力聚集影响区域。

本发明的有益技术效果是：

本发明的受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法，针对巷道围岩先后经历两次采掘扰动影响，围绕巷道围岩周边的应力分布和结构损伤两个方面实现“力构协同”监测，开展“点-区”相结合的监测方案，系统、准确地监测受重复采动影响巷道围岩的稳定性，对受重复采动影响巷道围的变形控制方案制定，有重要的理论意义和指导意义。

附图说明

图1为本发明实施例受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法的流程图；

图2为本发明实施例双巷布置图；

图3为本发明实施例区段煤柱应力监测曲线图；

图4为本发明实施例围岩松动圈钻孔窥视得到的裂隙发育段拍摄图；

图5为本发明实施例围岩松动圈钻孔窥视得到的岩石完整段拍摄图；

图6为本发明实施例顶底板移近量变化曲线图；

图7为本发明实施例pasat-m型便携式微震系统探测布置图；

图8为本发明实施例工作面前方区段煤柱的应力强度分布图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例的一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法，请参考图1至图8所示。

一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法，包括如下步骤：

步骤一、获取围岩结构损伤和应力分布的“点”源信息

步骤11、获取围岩应力峰值位置p1和应力范围s1

一次采动影响巷道为主运顺槽和辅运顺槽，在主运顺槽和辅运顺槽间的联络巷内间隔设定距离布置多个应力监测站，应力监测站监测主运顺槽和辅运顺槽间区段煤柱的应力值，在工作面回采过程中，获取各应力监测站监测的应力值，得到区段煤柱应力监测曲线，如图3所示；

自远离工作面一端的辅运顺槽起至第一个应力值峰值点处的距离为应力峰值位置p1，自远离工作面一端的辅运顺槽起至第一个应力值峰值点后第一个应力值谷值点处的距离为应力范围s1；

步骤12、获取围岩松动圈范围l

二次采动影响巷道为回风顺槽，获取回风顺槽围岩松动圈范围l；

具体的，获取回风顺槽围岩松动圈范围l的过程如下：

在回风顺槽的顶板及帮部钻孔，将钻孔窥视仪的摄像头缓慢地沿孔向内部推送，观察孔内岩石裂隙发育程度，孔内浅部密集裂隙明显发育且围岩破碎为裂隙发育段，如图4所示，孔内深部无明显裂隙、岩体完整为岩石完整段，如图5所示；

将裂隙发育段与岩石完整段的交界处视为围岩松动圈边界，围岩松动圈边界至孔口的距离为松动圈范围l。

步骤13、获取围岩顶底板移近量最大值d

在回风顺槽的设定位置的顶板、底板设置移近量监测站，移近量监测站监测顶底板移近量，在工作面回采过程中，不同位置的移近量监测站监测的顶底板移近量形成顶底板移近量变化曲线，如图6所示，获取顶底板移近量最大值d，图6中对应的d为23cm；

步骤二、获取围岩应力分布的“区”源信息

采用微震系统探测工作面前方主运顺槽和辅运顺槽间区段煤柱的应力分布，确定工作面前方区段煤柱的应力值峰值点位置，确定工作面前方区段煤柱的应力聚集影响区域；

具体的，采用pasat-m型便携式微震系统探测工作面前方主运顺槽和辅运顺槽间区段煤柱的应力分布，具体过程如下：

如图7所示，在辅运顺槽设定间距为5m的位置布置炮眼，炮眼孔深为2m；

在主运顺槽对应炮眼的位置布置接收端；

在炮眼内装入100g炸药，定时起爆，接收端记录震动波到达时间；

pasat-m型便携式微震系统，由系统自带算法根据震动波的波速变化，表征工作面前方区段煤柱的应力强度，得到工作面前方区段煤柱的应力强度分布图，如图8所示。由不同颜色表征应力强度的高低，其中，红色表征应力强度最高，其次为黄色；图8中工作面前方煤柱内应力强度较高，对应颜色为红色和黄色(图8为黑白图，未能标示出)。由应力强度分布图确定工作面前方区段煤柱的应力值峰值点位置(红色位置)及工作面前方区段煤柱的应力聚集影响区域(红色及黄色覆盖区域)。自工作面至应力值峰值点处的距离为应力峰值位置p2，自工作面至应力聚集影响区域边界处的距离为应力范围s2。

步骤三、二次采动影响巷道围岩稳定性综合监测

步骤31、确定监测指数

应力峰值位置p取p1和p2中的最大值，应力范围s取s1和s2中的最大值；

由应力峰值位置p确定监测指数z1的数值：

当p＜2.5时，z1为0，

当2.5≤p≤4.5时，z1为1，

当4.5＜p＜8时，z1为2；

由应力范围s确定监测指数z2的数值：

当s＜5时，z2为0，

当5≤s≤10时，z2为1，

当10＜s＜15时，z2为2；

由顶底板移近量最大值d确定监测指数z3的数值：

当d＜10时，z3为0，

当10≤d≤20时，z3为1，

当20＜d时，z3为2；

由松动圈范围l确定监测指数z4的数值：

当l＜120时，z4为0，

当120≤l≤250时，z4为1，

当250＜l时，z4为2；

步骤32、综合监测

综合监测指数

z≤0.33时，围岩稳定；

0.33＜z≤0.66时，围岩中等稳定；

0.66＜z时，围岩不稳定。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明一种受重复采动影响巷道围岩稳定性力构协同监测方法有了清楚的认识。本发明针对巷道围岩先后经历两次采掘扰动影响，围绕巷道围岩周边的应力分布和结构损伤两个方面实现“力构协同”监测，开展“点-区”相结合的监测方案，系统、准确地监测受重复采动影响巷道围岩的稳定性，对受重复采动影响巷道围的变形控制方案制定，有重要的理论意义和指导意义。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。