一种预测煤矿采区隐伏断层的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测煤矿采区隐伏断层的方法，包括以下步骤：对煤矿采区回采巷道顶板采用若干排均匀布置的非全长锚固金属锚杆实施金属锚杆支护；每隔一排对锚杆的轴力进行一次无损检测，每天只检测一次；判别锚杆轴力异常变化区域；预测采区是否存在隐伏断层，预判其围岩中有隐伏断层；发明专利技术从隐伏断层会引发围岩变形异常，而锚杆轴力变化能够敏感反映围岩的变形异常，通过及时检测锚杆轴力状态判别锚杆轴力是否异常变化来预测隐伏断层，为煤矿采区巷道和采煤工作面围岩动压控制提供地质保障，有助于及时排除围岩冲击矿压、煤与瓦斯突出、突水等重大灾害隐患，实现煤矿安全高效生产。

A method of predicting hidden faults in coal mining area

【技术实现步骤摘要】
一种预测煤矿采区隐伏断层的方法
本专利技术涉及预测煤矿采区隐伏断层的方法领域，具体涉及一种预测煤矿采区隐伏断层的方法。
技术介绍
多数煤矿矿区地质构造较为复杂，尤其到了煤矿的深部，构造更为复杂，而且现有地球物理检测技术对煤矿深部复杂的小断层构造识别较为困难，使之在掘进开拓中会遇到一些隐伏断层或接近隐伏断层，煤矿采区隐伏断层，尤其是深部采区隐伏断层，是造成矿井重大动力灾害的主要根源之一。隐伏断层的活化，会引发冲击矿压、煤与瓦斯突出、突水等动力灾害事故。因此，强化对煤矿采区隐伏断层的探测，一直是煤矿地质勘探方面重点攻关的技术难题之一。
技术实现思路
针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种预测煤矿采区隐伏断层的方法，其通过在煤矿采区回采巷道揭露的顶板围岩中，及时检测金属锚杆的轴力异常变化来预测隐伏断层，为煤矿重大灾害防治提供地质保障。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种预测煤矿采区隐伏断层的方法，包括以下步骤：1)对煤矿采区回采巷道顶板实施金属锚杆支护，采用若干排均匀布置的非全长锚固金属锚杆进行支护，锚杆外锚端外露杆体并设有外螺纹；2)每隔一排对锚杆的轴力进行一次无损检测，每天只检测一次；3)判别锚杆轴力异常变化区域，统计出轴力高出或低于平均值50％的锚杆，将这些锚杆定义为轴力异常锚杆，然后对轴力异常锚杆周围9排中所有锚杆都进行轴力检测，当其中有5支及以上锚杆为轴力异常锚杆时，则确定此区域为锚杆轴力异常变化区；4)预测采区是否存在隐伏断层，当锚杆轴力异常变化区附近没有受掘进面和回采工作面采动影响，则判定该区域为地质构造异常，可预判其围岩中有隐伏断层。优选地，步骤1)中锚杆外锚端外露杆体上外螺纹的长度大于等于3cm。优选地，步骤2)中，锚杆外锚端安装金属锚杆动力无损检测仪检测，对锚杆的轴力进行无损检测。优选地，步骤2)中，被检测的锚杆必须处于同一直线上。优选地，步骤2)中，每排锚杆之间的间距为1～1.5m。优选地，步骤4)中，锚杆轴力异常变化区附近是指其半径30m范围内。本专利技术的有益效果在于：本方法可为煤矿采区巷道和采煤工作面围岩动压控制提供地质保障，有助于及时排除围岩冲击矿压、煤与瓦斯突出、突水等重大灾害隐患，实现煤矿安全高效生产；本技术方法先进、实施程序简单、便于推广使用，具有显著的经济和社会效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的煤矿回采巷道顶板锚杆轴力无损检测点布置示意图；图2是本专利技术实施例提供的锚杆与金属锚杆动力无损检测仪连接示意图；图3是本专利技术实施例提供的对锚杆轴力检测得到的3种典型的轴力变化曲线示意图。附图标记说明：1-9、锚杆；10-金属锚杆动力无损检测仪；①-锚杆轴力随时间正常变化曲线；②-锚杆轴力异常升高曲线；③-锚杆轴力异常降低曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。结合图1-3，对本专利技术的技术核心和实施方法、过程作进一步的描述，具体如下：(1)采用金属锚杆动力无损检测仪对回采巷道顶板中的非全长金属锚杆进行轴力检测：矿TC3210采区回采巷道顶板采用非全长锚固金属锚杆支护，每排3支，排间距为1m，每支锚杆外锚端外露一段3cm以上带螺纹的杆体；首先，对巷道顶板中的锚杆每天检测一次轴力值，其中包括编号为1-9的锚杆，所用金属锚杆动力无损检测仪的型号为CMW3.7矿用本安型锚杆无损检测仪。(2)针对锚杆轴力检测结果异常变化进行分析，确定锚杆轴力异常区域：检测第5天已测到编号为5的锚杆轴力达到了90kN，已接近锚杆的极限强度值100kN，而被测的其它锚杆轴力的平均值仅为40kN(编号为4的锚杆轴力为70kN，编号为6的锚杆轴力为60kN)；图3中，曲线①为锚杆轴力随时间正常变化曲线，曲线②为锚杆轴力异常升高曲线，曲线③为锚杆轴力异常降低曲线；此时，对编号为5的锚杆周围的9排锚杆进行轴力检测，即检测编号为3至7之间的9排27支锚杆的轴力；检测第6天，发现编号5的锚杆轴力接近100kN，并且其周围有6支锚杆轴力已超过90kN，因此确定编号5的锚杆周围为锚杆轴力异常区域。(3)排除其他干扰因素，判别锚杆轴力异常区域是否存在隐伏断层：由于出现锚杆轴力异常的区域已离掘进工作面有100m以上，且附近没有采掘工作面在生产作业，所以判定该区域存在地质构造异常，可能有隐伏断层；通过进一步地质资料分析和钻探确定，该锚杆轴力异常变化区域偏工作面一侧存在一个落差1.5m左右的逆断层。理论和实践都已证明，在断层(包括隐伏断层)等地质构造区域，必定会出现巷道或采场围岩变形异常，而锚杆支护为主动支护，在围岩出现较大变形之前，锚杆轴力会首先出现异常变化，其中多数为快速增长；金属锚杆动力无损检测仪与检测技术的成功开发，是近年来在煤矿安全检测仪器和技术开发方面的一项重要创新成果，采用这种仪器，可以随机无损检测到非全长锚固金属锚杆的轴力；对于采用这类锚杆支护的巷道，每一支锚杆就相当于一个实时传感器，可以通过轴力变化敏感地“感知”到围岩变形的异常，而围岩变形的异常又反演出地质构造的异常，给预测隐伏断层提供了一条全新的技术途径；因此，本专利技术是采用新的检测技术手段，从隐伏断层会造成围岩变形异常，而锚杆又最先会“感知”围岩变形异常这一科学原理入手，及时测定锚杆的轴力变化，从识别锚杆轴力异常变化来预测煤矿采区隐伏断层区域，为煤矿采区巷道和采煤工作面围岩动压控制提供地质保障，及时排除围岩冲击矿压、煤与瓦斯突出、突水等重大动力灾害隐患，实现煤矿安全高效生产；本专利技术技术方法先进、实施程序简单、便于推广使用、具有显著的经济和社会效益。显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本专利技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测煤矿采区隐伏断层的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对煤矿采区回采巷道顶板实施金属锚杆支护，采用若干排均匀布置的非全长锚固金属锚杆进行支护，锚杆外锚端外露杆体并设有外螺纹；2)每隔一排对锚杆的轴力进行一次无损检测，每天只检测一次；3)判别锚杆轴力异常变化区域，统计出轴力高出或低于平均值50％的锚杆，将这些锚杆定义为轴力异常锚杆，然后对轴力异常锚杆周围9排中所有锚杆都进行轴力检测，当其中有5支及以上锚杆为轴力异常锚杆时，则确定此区域为锚杆轴力异常变化区；4)预测采区是否存在隐伏断层，当锚杆轴力异常变化区附近没有受掘进面和回采工作面采动影响，则判定该区域为地质构造异常，可预判其围岩中有隐伏断层。

【技术特征摘要】
1.一种预测煤矿采区隐伏断层的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对煤矿采区回采巷道顶板实施金属锚杆支护，采用若干排均匀布置的非全长锚固金属锚杆进行支护，锚杆外锚端外露杆体并设有外螺纹；2)每隔一排对锚杆的轴力进行一次无损检测，每天只检测一次；3)判别锚杆轴力异常变化区域，统计出轴力高出或低于平均值50％的锚杆，将这些锚杆定义为轴力异常锚杆，然后对轴力异常锚杆周围9排中所有锚杆都进行轴力检测，当其中有5支及以上锚杆为轴力异常锚杆时，则确定此区域为锚杆轴力异常变化区；4)预测采区是否存在隐伏断层，当锚杆轴力异常变化区附近没有受掘进面和回采工作面采动影响，则判定该区域为地质构造异常，可预判其围岩中有隐伏断层。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪协兴，
申请(专利权)人：缪协兴，
类型：发明
国别省市：江苏,32