【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采场底板破坏深度监测领域，具体涉及一种采场底板破坏深度监测方法。
技术介绍
1、获得底板破坏带发育深度数据对于底板水害防治至关重要，是进行开采防治水评价的重要依据。其中分布式光纤监测法以其实时、连续、灵敏的监测优势，在近年被较广泛的应用。整体看目前采用的在工作面采场下部巷道中布置钻场施工监测钻孔的方式，如图3，监测的数据最准确，因为从时间次序上看，底板破坏是从矿层直接底板向下逐渐发育的，底板钻孔数据采集器在矿层下部的巷道，可以实时利用光纤的数据监测及断点监测功能由上而下的看出底板的破裂发育情况，监测的过程与底板岩层破裂过程一致。但这种监测孔布孔方式对条件要求严格，采场工作面下部必须存在巷道，当前一般只是在高瓦斯矿井采用底抽巷进行瓦斯防治时才具备条件，具备此条件的矿井很少。
2、当前采用的在工作面两侧或工作面内部的巷道设置钻场布设监测钻孔方式监测获得的数据则存在较大问题，不能准确指示底板破坏带发育深度。目前最常用的井下监测钻孔一般在工作面两侧或面内的巷道中开孔，然后向工作底板及工作面切眼所在的方向布置，钻孔所控制的最大竖直高度需超过预测底板破坏带发育的最大深度，如图4所示，由于采场底板破坏变形破裂一般具有超前性，且超前区域并不是标准的形态，容易造成依靠监测数据判断的底板破坏带发育深度低于实际发育深度。如图4所示，当采矿进行到a点时，形成了底板破坏区域，底板破坏外围线见图4，此时底板布置的分布式光纤在b点与底板破坏范围首次接触，会监测到明显的应变变化，同时由于此位置岩层变形破坏剧烈，会造成分布式光纤断裂，则
3、综上分析，采场底板破坏分布式光纤监测孔布置主要有两种方式，利用采场下部巷道布孔整体监测准确性较高，但具备下部巷道的条件少，此种布孔方式应用少；当前在工作面两侧或内部的巷道布设监测钻孔的延伸方式应用较多，但获得监测成果容易造成误差。
技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种采场底板破坏深度监测方法，其本质上是一种井下监测孔布孔的方法，主要利用定向钻进工艺，在井下待测工作面的周圈或内部的巷道布设钻场开孔，钻孔轨迹先向下，绕过预测底板破坏深度的最大位置，然后钻孔轨迹再向上，最终揭穿工作面内的巷道，最后全孔安装分布式光纤，在钻孔孔口光纤连接监测数据采集设备实现矿层开采全过程底板变形破坏的监测。钻孔尾段向上方向的钻孔段内的光纤，监测数据采集从孔底向下进行，与采场底板变形破坏方向一致，此方法可实现在井下采用分布式光纤方法对底板破坏深度的准确监测。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种采场底板破坏深度监测方法，包括以下步骤：
4、步骤s1、收集待测采场工作面的基础资料；
5、步骤s2、采用经验公式、理论公式、数值分析方法初步获取矿层开采底板破坏带发育深度；
6、步骤s3、确定采场工作面内巷道的位置及工作面周圈巷道的位置，设计井下定向监测钻孔；
7、步骤s4、进行定向钻孔施工，在孔内安装固定分布式光纤并连接监测系统；
8、步骤s5、工作面回采过程中开展分布式光纤监测；
9、步骤s6、根据数据分析获得采场底板破坏带发育深度。
10、优选地，步骤s1中，基础资料包括采矿厚度、采矿工艺、底板岩层结构、底板岩性组合、底板岩层强度、矿层埋深、工作面长宽规格、矿层倾角、工作面构造发育情况。
11、优选地，步骤s2中，如果矿区临近矿井已有实测数据，则利用临近矿井数据预测待测矿层工作面的底板破坏深度；或根据采场工作面条件构建数值分析模型，分析计算底板破坏带发育深度。
12、优选地，步骤s3中，如果采场工作面内没有巷道，则可选择一个位置，从工作面两侧巷道开口向采场工作面内沿着矿层施工一段面内巷道，巷道进入工作面长度不少于20m，整体根据工作面巷道的布置情况，布置井下定向监测钻孔；定向钻孔最低点需低于预测的底板破坏带发育的最大深度，钻孔开孔点在采场工作面两侧的巷道中，定向孔整体延伸方向为指向工作面切眼及对侧连接的面内巷道；定向孔轨迹设计先斜向下，绕过预测底板破坏带发育的最深位置，然后钻孔轨迹再斜向上，最终从工作面内的巷道穿出。
13、优选地，步骤s4中，钻孔按照设计轨迹进行施工，孔口安装孔口维护套管，套管长度不少于5m，钻孔揭穿面内巷道后，在钻孔尾段也安装孔尾维护套管5m，然后采用回拖分布式光纤的方式把光纤安装至孔内；最后采用浆液对监测钻孔进行注浆，通过浆液把分布式光纤及钻孔围岩耦合为一体，钻孔口光纤连接分布式监测设备，形成采场底板变形破坏监测系统。
14、优选地，步骤s4中，回拖光纤的方式为：光纤先放置与孔底的面内巷道中，把光纤连接于孔内的钻头上，然后钻孔抽拔钻杆，则光纤就随着抽拔的钻头进入钻孔，钻杆全部抽拔出钻孔后，分布式光纤也就全段安装于监测的定向钻孔之中。
15、优选地，步骤s5中，监测获得相关数据，数据监测自工作面回采位置距离定向钻孔尾段100m位置开始，至工作面回采至定向钻孔开孔点位置结束，监测频率不少于每天一次。
16、优选地，步骤s6中，通过数据解析获得监测钻孔轨迹全段的底板岩层应变数据，并进一步分析获得底板岩层的变形破坏情况及破坏带的发育深度，进而分析获得实测采场工作面的底板破坏带发育深度。
17、本专利技术的有益效果在于：本专利技术的核心是采用定向钻进的方法，在井下也实现了监测数据采集次序与工作面底板岩层变形破坏次序的一致性，可解决当前井下常用的分布式光纤监测直孔布孔方式所造成监测成果不准确的问题。另外，定向钻孔中分布式光纤安装采用从钻尾向孔口回拖的方式，也可有效地预防从孔口下放光纤容易造成光纤断裂的问题。
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1.一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S1中，基础资料包括采矿厚度、采矿工艺、底板岩层结构、底板岩性组合、底板岩层强度、矿层埋深、工作面长宽规格、矿层倾角、工作面构造发育情况。
3.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S2中，如果矿区临近矿井已有实测数据，则利用临近矿井数据预测待测矿层工作面的底板破坏深度；或根据采场工作面条件构建数值分析模型，分析计算底板破坏带发育深度。
4.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S3中，如果采场工作面内没有巷道，则选择一个位置，从工作面两侧巷道开口向采场工作面内沿着矿层施工一段面内巷道，巷道进入工作面长度不少于20m，整体根据工作面巷道的布置情况，布置井下定向监测钻孔；定向钻孔最低点需低于预测的底板破坏带发育的最大深度，钻孔开孔点在采场工作面两侧的巷道中，定向孔整体延伸方向为指向工作面切眼及对侧连接的面内巷道；定向孔轨迹设计先斜向下，绕过预测底板破坏带发育的最深位置
5.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S4中，钻孔按照设计轨迹进行施工，孔口安装孔口维护套管，套管长度不少于5m，钻孔揭穿面内巷道后，在钻孔尾段也安装孔尾维护套管5m，然后采用回拖分布式光纤的方式把光纤安装至孔内；最后采用浆液对监测钻孔进行注浆，通过浆液把分布式光纤及钻孔围岩耦合为一体，钻孔口光纤连接分布式监测设备，形成采场底板变形破坏监测系统。
6.如权利要求5所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S4中，回拖光纤的方式为：光纤先放置与孔底的面内巷道中，把光纤连接于孔内的钻头上，然后钻孔抽拔钻杆，则光纤就随着抽拔的钻头进入钻孔，钻杆全部抽拔出钻孔后，分布式光纤也就全段安装于监测的定向钻孔之中。
7.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S5中，监测获得相关数据，数据监测自工作面回采位置距离定向钻孔尾段100m位置开始，至工作面回采至定向钻孔开孔点位置结束，监测频率不少于每天一次。
8.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤S6中，通过数据解析获得监测钻孔轨迹全段的底板岩层应变数据，并进一步分析获得底板岩层的变形破坏情况及破坏带的发育深度，进而分析获得实测采场工作面的底板破坏带发育深度。
...【技术特征摘要】
1.一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤s1中，基础资料包括采矿厚度、采矿工艺、底板岩层结构、底板岩性组合、底板岩层强度、矿层埋深、工作面长宽规格、矿层倾角、工作面构造发育情况。
3.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤s2中，如果矿区临近矿井已有实测数据，则利用临近矿井数据预测待测矿层工作面的底板破坏深度；或根据采场工作面条件构建数值分析模型，分析计算底板破坏带发育深度。
4.如权利要求1所述的一种采场底板破坏深度监测方法，其特征在于，步骤s3中，如果采场工作面内没有巷道，则选择一个位置，从工作面两侧巷道开口向采场工作面内沿着矿层施工一段面内巷道，巷道进入工作面长度不少于20m，整体根据工作面巷道的布置情况，布置井下定向监测钻孔；定向钻孔最低点需低于预测的底板破坏带发育的最大深度，钻孔开孔点在采场工作面两侧的巷道中，定向孔整体延伸方向为指向工作面切眼及对侧连接的面内巷道；定向孔轨迹设计先斜向下，绕过预测底板破坏带发育的最深位置，然后钻孔轨迹再斜向上，最终从工作面内的巷道穿出。
5.如权利要求1所述的一种采场底板破坏...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱自卫，范宝江，孟凡贞，朴春德，谭春智，侯俊华，蔡逢华，谷云鹏，吴现帅，刘鹏，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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