一种工作面回采期间围岩锚注支护效果的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测方法，特别是基于微震监测的一种工作面回采期间围岩锚注 支护效果的检测方法。
【背景技术】
[0002] 煤矿在进入深部开采后，高应力、膨胀性等各种软岩巷道大量出现，给巷道支护带 来极大难度，严重影响安全生产。锚注支护技术可以提高围岩的完整性与强度，有效控制软 岩巷道变形。
[0003] 当前关于锚注支护效果的检测多是单因素且为定性检测，主要采用钻孔电视、钻 孔取芯等手段，无法全面、定量的对围岩锚注支护效果进行检测，同时相关人员对锚注支护 检测主要集中在巷道掘进期即静压期间，对锚注支护在工作面回采条件下缺乏分析检测。 [0004]由于微震技术在岩体破裂能量检测方面精度高，不需要对岩体进行人为的破坏， 近年来被越来越多的应用于岩爆、冲击地压预测等领域，但是在锚注支护效果检测中未见 相关报道。利用微震监测技术，采集并处理工作面回采过程中岩体破裂能量，同时结合无损 检测、位移收敛等手段，可以较为全面、科学合理的对围岩锚注支护效果进行检测。
[0005] 传统的对工作面回采期间围岩锚注支护效果的检测方法具有以下缺点：
[0006] 1、需要对岩体进行钻孔等二次人为破坏，增加了对岩体的扰动破坏；
[0007] 2、需要辅以室内试验才能确定工程的锚注质量效果，测定周期长，过程繁琐，影响 施工进度。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在提供一种多因素、定量的围岩锚注支护效果检测方法。通过引入微震 监测技术，实时获取岩体破裂能量分布情况，结合无损检测等手段，建立起工作面回采条件 下围岩锚注支护效果检测指标，填补了工作面回采期间围岩锚注支护检测方面的空白。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0010] -种工作面回采期间围岩锚注支护效果的检测方法，它包括以下步骤：
[0011] 步骤1:选择两个工作面，在两个所述工作面所在的两个巷道中，分别采取非锚注 支护和锚注支护，利用微震监测仪器探测两个巷道中的采场支承压力情况，并分别确定两 个巷道的超前支护等效距离和围岩破坏等效距离；
[0012] 步骤2:利用无损检测仪器，分别获取两个巷道的支护构件等效利用率；
[0013] 步骤3:采集统计不同的围岩稳定状态下相应区域的围岩平均最大收敛位移；
[0014] 步骤4:基于非锚注支护巷道和锚注支护巷道的所述超前支护等效距离、所述围岩 破坏等效距离、所述支护构件的等效利用率、所述围岩平均最大收敛位移，确定相应的反映 锚注支护巷道相对于非锚注支护巷道锚注效果的参数分析值；
[0015] 步骤5:将所述参数分析值利用权重分析法，建立锚注效果综合定量检测指标，根 据所检测的锚注效果，指导现场锚注工作。
[0016] 所述步骤1中，所选择的两个所述工作面的地质条件接近。
[0017] 所述步骤1中，所述超前支护等效距离的确定方法为:利用所述微震监测仪器，根 据微震能量分布情况，确定回采过程中采场支承压力剧烈影响区、明显影响区和影响区，所 述剧烈影响区、所述明显影响区、所述影响区各自沿工作面推进方向的水平长度的加权平 均值，即为所述超前支护等效距离。
[0018] 所述剧烈影响区为工作面至岩体破裂能量峰值位置的区域，所述明显影响区为岩 体破裂能量峰值位置至岩体破裂能量为l〇3J的区域，所述影响区为岩体破裂能量1〇 3~0J的 区域。
[0019] 所述步骤1中，所述围岩破坏等效距离的确定方法为:利用所述微震监测仪器，根 据微震能量分布情况，确定围岩的严重破坏范围，中等破坏范围，一般破坏范围，所述严重 破坏范围、所述中等破坏范围、所述一般破坏范围各自的边界最远位置至巷道断面边界距 离的加权平均值，即为所述围岩破坏等效距离。
[0020] 岩体破裂能量大于105J区域为严重破坏范围，岩体破裂能量105~102J区域为中等 破坏范围，岩体破裂能量1〇 2~0J区域为一般破坏范围。
[0021] 所述步骤2中，所述支护构件等效利用率的确定方法为:利用所述无损检测仪器， 分别获取所述支护构件在采场支承压力的所述剧烈影响区、所述明显影响区和所述影响区 的荷载平均值，所述支护构件的所述剧烈影响区荷载平均值、所述明显影响区的荷载平均 值、所述影响区的荷载平均值三者的加权平均值，与所述支护构件的屈服强度的比值，即为 所述支护构件等效利用率。
[0022] 所述步骤2中，所述支护构件包括锚杆和/或锚索。
[0023] 所述步骤3中，所述不同的围岩稳定状态下相应区域包括采场支承压力的所述剧 烈影响区、所述明显影响区和所述影响区。
[0024] 通过在所述相应区域内布设若干表面位移收敛监测断面，测量各监测断面所在处 的围岩最大收敛位移，所述最大收敛位移为所述巷道围岩稳定时顶底板、两帮位移变化量 之和，所述围岩平均最大收敛位移为同一围岩稳定状态下，所测得的各所述最大收敛位移 的平均值。
[0025] 所述步骤4中，所述参数分析值包括超前支护减少率、围岩破坏减少率、构件利用 提高率、位移收敛减少率；
[0026] 所述超前支护减少率为:所述非锚注支护巷道的所述超前支护等效距离与所述锚 注支护巷道的超前支护等效距离的差值，与所述非锚注支护巷道的超前支护等效距离的比 值；
[0027] 所述岩体破坏减少率为:所述非锚注支护巷道与所述锚注支护巷道的所述围岩破 坏等效距离的差值，与所述非锚注支护巷道的所述围岩破坏等效距离的比值；
[0028] 所述构件利用提高率为:所述锚注支护巷道的所述支护构件等效利用率与所述非 锚注支护巷道的所述支护构件等效利用率的差值，与所述锚注支护巷道的所述支护构件等 效利用率的比值；
[0029] 所述位移收敛减少率为：及-和)/$ +e2(式-笔)/笔+e3(式-苟)/笔，其 中，&为相关系数，i = l，2,3,且Σθι = 1，在非锚注支护巷道、锚注支护巷道剧烈影响区的平 均最大收敛位移为劣、竚，明显影响区的平均最大收敛位移分别为勾、苟，影响区的平均 最大收敛位移分别为次、茗。.
[0030] 所述步骤5中，所述锚注效果综合定量检测指标，为各所述参数分析值的加权平均 值。
[0031] 本发明的有益效果是：
[0032] (1)本发明首次将微震监测技术引入到锚注支护效果检测中，避免了人为对现场 岩体的破坏，可以实时获得岩体破裂能量信号分布情况，方法更具先进性和新颖性。
[0033] (2)本发明属于多因素定量检测方法，克服了单因素、定性检测等方面的缺点，使 得检测方法更加全面科学合理。
[0034] (3)本发明填补了工作面回采期间围岩锚注支护检测方面的空白，完善了锚注支 护检测体系。
[0035] (4)本发明无需进行室内试验，现场即可检测工程的锚注效果，进而指导锚注施 工，实效性更强，有利于提高施工进度。
【附图说明】
[0036]图1为本发明围岩锚注支护效果定量检测流程图。
[0037] 图2为本发明岩体微震能量采集流程示意图。
[0038] 图3为本发明基于岩体能量分布确定的超前影响范围示意图。
[0039] 图4为本发明基于岩体能量分布确定的围岩破坏范围示意图。
[0040] 图5为本发