一种采区岩层漂移立体化监测的方法技术

本发明专利技术提供了一种采区岩层漂移立体化监测的方法，涉及矿山监测技术领域。该方法采用多种监测手段相结合，对采区内的岩层漂移情况进行全方位的立体化监测，监测内容包括：巷道顶板和底板测孔方位角、测孔周边巷道顶底板收敛量、测孔周边巷道两帮移近量、测孔周边巷道扭转量、巷道帮部不同深度的煤柱应力随采面推进的变化量、测孔顶板和帮部的锚杆轴力、测孔顶板和帮部的锚索轴力；通过综合多种监测方法得到的监测数据，并对监测数据的综合分析，确定出岩层漂移的关键层位、运移路线、突变数值等漂移规律，其监测结果更加精准，符合工程实际，有助于发现巷道的不对称变形破坏的根源，从而更有效的指导巷道的支护设计，保证了矿井安全生产。安全生产。安全生产。

【技术实现步骤摘要】
一种采区岩层漂移立体化监测的方法


[0001]本专利技术涉及矿山监测
，尤其是一种采区岩层漂移立体化监测的方法。

技术介绍

[0002]软弱岩层煤矿地质条件复杂，由于围岩岩性差以及高地应力、高地温、高渗透压和强采动干扰的影响，围岩变形量显著增大，煤柱破坏严重，巷道需要反复修复，给维护巷道稳定增加了难度，需要耗费大量的人力和物力来保持巷道稳定。
[0003]煤层开采形成采空区，引起顶板围岩变形、破坏，顶底板岩层在重力及周边岩层牵引作用下，沿软弱岩层向采空区发生整体漂移滑动。这种岩层的整体的漂移滑动对巷道的变形破坏有着巨大的影响，在这种影响下的巷道变形破坏形式具有明显的特殊性，其最典型的特征就是巷道变形破坏的方向性和非对称性。一般的对称性支护方案对这种非对称变形巷道的支护效果往往较差，致使巷道变形破坏难以控制，支护难度大幅提高。
[0004]针对巷道围岩变形与破坏的非对称现象，部分巷道虽采用了非传统的不均称支护，但是巷道支护失效与围岩状况恶化仍然不能得到改善，需要对顶底板围岩沿软弱岩层漂移进行位移监测，找到巷道不均称破坏的真正根源。现有技术中，由于监测手段较为单一，随着工作面的不断推采，采区岩层漂移情况越来越复杂，现有的监测手段，很难全面的反映顶底板岩层的漂移规律，从而巷道支护针对性的设计依据不足。

技术实现思路

[0005]为了实现对采区顶底板岩层漂移的立体化监测，更加全面的反映出岩层漂移的规律，研究顶底板破坏失稳的原因，为巷道支护设计提供更加科学的依据，本专利技术提供了一种采区岩层漂移立体化监测的方法，具体的技术方案如下。
[0006]一种采区岩层漂移立体化监测的方法，步骤包括：
[0007]S1.确定开采区域和老空区的位置，以及煤层条件、顶底板条件和水文地质条件；
[0008]S2.回采巷道内布置多个监测点，在巷道内监测点的顶板和底板设置监测钻孔；
[0009]S3.巷道的监测点处安装锚杆测力计和锚索测力计；
[0010]S4.回采巷道煤柱一侧帮部安装钻孔应力传感器，监测煤柱应力变化；
[0011]S5.设置测斜仪对钻孔进行监测，确定测孔的变形轨迹路线；
[0012]S6.对巷道顶底板变形及两帮收敛量的进行监测；
[0013]S7.对巷道扭转偏移量进行监测；
[0014]S8.设置钻孔应力传感器和测力计，监测煤柱应力及锚杆锚索轴力；
[0015]S9.监测钻孔设置钻孔窥视仪，得到钻孔窥视图；
[0016]S10.对监测数据进行去噪声处理，并钻孔变形轨迹图，确定岩层漂移的关键层位、运移路线、突变数值，调整巷道支护参数。
[0017]优选的是，监测钻孔的设置步骤包括：
[0018]S201.根据巷道条件选择钻机的布置位置；
[0019]S202.调整顶板钻孔的角度，按照预设角度进行钻孔；
[0020]S203.钻孔完成后将套管插入孔内，并安装夹持装置，顶板孔完成后悬挂垂线确定底板孔的位置，调整钻机在底板进行钻孔；
[0021]S204.完成底板钻孔后，安装套管并排出钻孔内的水；
[0022]S205.通过注浆泵进行水泥注浆，注浆凝固后拆除夹持装置。
[0023]还优选的是，监测钻孔相邻的位置选择锚杆和锚索，安装测力计。
[0024]还优选的是，钻孔应力传感器以监测孔为中心向两侧设置钻孔应力传感器。
[0025]还优选的是，测斜仪的使用过程包括：
[0026]S501.将测斜仪与手机连接，设置参数，并打开计时装置；
[0027]S502.用保鲜膜和防水胶带缠绕测斜仪，密封带包裹并用防水胶带封口；
[0028]S503.将测斜仪从测量套筒顶部放入并固定，用测量套筒管堵将上端堵死，并用防水胶带密封接缝处；
[0029]S504.用防水胶带将测斜仪两端缠紧，测量套管相连的隔绝套管连接后，旋转至测量套管两端接口处的标记与隔绝套管两端的标记在一条直线上，悬挂重物校准，接口处密封；
[0030]S505.将连接好的测量套管和隔绝套管放入测孔内，检查其标记点的对应情况；
[0031]S506.取出测量顶管，并将测量顶管与隔绝套管通过螺纹连接；
[0032]S507.待测斜仪设置的延迟时间后，依次接测量顶管，每接一根停留120s，同时保持管子静止；
[0033]S508.依次连接测量顶管，记录测斜仪到达顶端的时间，然后将测量顶管逐步撤出来；
[0034]S509.关闭测斜仪开关并同时停止计时，随后将仪器与手机相连，打开仪器进行数据读取。
[0035]进一步优选的是，巷道顶底板变形监测中，保持选定基准点分别测量顶底板孔处的巷道收敛值。
[0036]进一步优选的是，巷道扭转偏移量的测量选定两个断面，分别测量两个断面的顶底板收敛量及两帮移近量，并测量断面间的距离以及两巷道断面的顶底板及两帮变形方向。
[0037]进一步优选的是，煤柱应力及锚杆锚索轴力的监测包括利用钻孔应力传感器对煤柱应力进行监测，利用锚杆锚索测力计对锚杆锚索轴力进行监测。
[0038]进一步优选的是，锚杆测力计和锚索测力计的安装时，先拆卸锚杆锚索托盘再安装测力计，然后用螺母将托盘旋紧。
[0039]进一步优选的是，监测数据进行去噪声处理利用MATLAB软件完成。
[0040]本专利技术提供的一种采区岩层漂移立体化监测的方法的有益效果是，该方法采取顶底板岩层漂移情况立体化监测的手段，通过监测数据进行综合的分析，全面的反映出岩层漂移的关键层位、运移路线、突变数值等漂移规律，探寻巷道的不对称变形破坏的根源，对巷道的支护设计具有重要意义。另外该方法还提供了综合监测巷道顶板和底板测孔方位角、测孔周边巷道顶底板收敛量、测孔周边巷道两帮移近量、测孔周边巷道扭转量、巷道帮部不同深度的煤柱应力随采面推进的变化量、测孔顶板和帮部的锚杆轴力、测孔顶板和帮
部的锚索轴力的方法，为立体化监测提供了技术方便，并保证了监测结果的精度和可靠性。
附图说明
[0041]图1是采区岩层漂移立体化监测的方法的流程图；
[0042]图2是监测钻孔的布置示意图；
[0043]图3是套管的管堵结构示意图；
[0044]图4是套管结构示意图；
[0045]图5是隔绝套管结构示意图；
[0046]图6是测量顶管结构示意图；
[0047]图中：1
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管堵；2
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螺纹外丝；3
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测量套筒；4
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螺纹内丝；5
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隔绝套管，6
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轨道顺槽，7
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皮带顺槽，8
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工作面切眼，9
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联络巷，10
‑
测量顶管。
具体实施方式
[0048]结合图1至图6所示，对本专利技术提供的一种采区岩层漂移立体化监测的方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采区岩层漂移立体化监测的方法，其特征在于，步骤包括：S1.确定开采区域和老空区的位置，以及煤层条件、顶底板条件和水文地质条件；S2.回采巷道内布置多个监测点，在巷道内监测点的顶板和底板设置监测钻孔；S3.巷道的监测点处安装锚杆测力计和锚索测力计；S4.回采巷道煤柱一侧帮部安装钻孔应力传感器，监测煤柱应力变化；S5.设置测斜仪对钻孔进行监测，确定测孔的变形轨迹路线；S6.对巷道顶底板变形及两帮收敛量的进行监测；S7.对巷道扭转偏移量进行监测；S8.设置钻孔应力传感器和测力计，监测煤柱应力及锚杆锚索轴力；S9.监测钻孔设置钻孔窥视仪，得到钻孔窥视图；S10.对监测数据进行去噪声处理，并钻孔变形轨迹图，确定岩层漂移的关键层位、运移路线、突变数值，调整巷道支护参数。2.根据权利要求1所述的一种采区岩层漂移立体化监测的方法，其特征在于，所述监测钻孔的设置步骤包括：S201.根据巷道条件选择钻机的布置位置；S202.调整顶板钻孔的角度，按照预设角度进行钻孔；S203.钻孔完成后将套管插入孔内，并安装夹持装置，顶板孔完成后悬挂垂线确定底板孔的位置，调整钻机在底板进行钻孔；S204.完成底板钻孔后，安装套管并排出钻孔内的水；S205.通过注浆泵进行水泥注浆，注浆凝固后拆除夹持装置。3.根据权利要求1所述的一种采区岩层漂移立体化监测的方法，其特征在于，所述监测钻孔相邻的位置选择锚杆和锚索，安装测力计。4.根据权利要求1所述的一种采区岩层漂移立体化监测的方法，其特征在于，所述钻孔应力传感器以监测孔为中心向两侧设置钻孔应力传感器。5.根据权利要求1所述的一种采区岩层漂移立体化监测的方法，其特征在于，所述测斜仪的使用过程包括：S501.将测斜仪与手机连接，设置参数，并打开计时装置；S502.用保鲜膜和防水胶带缠绕测斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷春，赵仁乐，王永宝，李春平，管彦太，赵宝相，刘汉慈，陈建刚，朱庆文，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：