【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采煤，尤其涉及一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法及系统。
技术介绍
1、当煤层厚度达到20-30m，煤层顶板由砂岩与砂质泥岩，坚硬完整，厚度达到80-100m范围时，工作面开采厚度大，开采后对地表扰动强裂，特厚煤层工作面初采期间地表形成了巨型塌陷坑，危险巨大，主要问题包括：
2、(1)特厚煤层开采扰动大。特厚煤层开采影响范围远大于一般煤层厚度工作面，上覆“三带”分布特征与一般工作面呈现显著区别，超前支承压力及侧向支承压力影响范围均较大，巷道矿压显现强烈；
3、(2)顶板初次垮落步距大。部分工作面初次垮落步距达到70m，造成大面积悬顶，顶板一次性突然垮落时容易形成飓风和强烈冲击，初次来压时支架立柱下缩量在短时间内急剧增大甚至被压死，容易损坏工作面的支架等设备，且周期来压不稳定，严重影响矿井安全生产；
4、(3)综放工作面回采过程中顶板发生抽冒，工作面与地表直接贯通，地表异常塌陷，致使工作面通风系统紊乱，采空区瓦斯异常涌出，严重威胁了安全生产。
5、针对上述问题，传统单一的水力压裂、爆破等手段作用十分有限，无法解决工作面回采造成的上述严重问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法及系统，用以解决现有技术中存在的缺陷之一，实现有效控制巷道在巨厚煤层和坚硬顶板双重影响下的工作面回采地表塌陷坑治理难题的效果，解决工作面回采造成的严重问题。。
2、本专利技术提供一种煤矿工作面地表回
3、s1，对目标坚硬难跨岩层进行改造，以降低目标坚硬难跨岩层的强度、完整性和整体性，使目标坚硬难跨岩层更容易垮落；
4、s2，对工作面初采阶段的顶板岩层进行围岩结构探测，确定工作面初采阶段顶板的目标坚硬难跨岩层的破坏范围、强度和节理裂隙分布情况；
5、s3，根据s2的探测结果，对工作面初采阶段顶板岩层进行预裂，破坏目标坚硬难跨岩层的完整性和强度，使工作面初采后目标坚硬难跨岩层有序逐级垮塌；
6、s4，对工作面回采预计塌陷坑的位置进行注浆充填；
7、s5，监测工作面初采阶段的回采工作面顶板岩层微震事件、地表实时位移情况和工作面回采过程中地表塌陷情况。
8、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，所述监测工作面初采阶段的回采工作面顶板岩层微震事件包括：
9、获取在工作面回采的第一设定单位时间内，顶板上部覆岩位移产生的实际能量的微震事件的实际频次；
10、确定实际能量大于第一设定能量的微震事件的实际频次大于第一设定频次，或，确定实际能量大于或等于第二设定能量且小于或等于第三设定能量的微震事件的实际频次大于第二设定频次，则证明工作面回采上部覆岩活动比较剧烈，预期会在短时间内波及地表，造成地表大面积的位移。
11、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，所述监测地表实时位移情况包括：
12、获取在工作面回采的第二设定单位时间内，各测点的实际位移速度，其中，所述测点为在回采工作面对应地表上部，预计会发生地表塌陷坑位置的中心及周边上设定的监测点；
13、确定实际位移速度大于设定位移速度的测点的个数大于或等于设定个数，则证明地表已经发生大面积的位移。
14、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，所述监测工作面回采过程中地表塌陷情况包括：
15、获取在井下回采工作面生产期间，地表出现的裂隙的实际宽度以及实际长度；
16、确定实际宽度大于设定宽度，以及实际长度大于设定长度，则证明需要人工介入，调整压裂和注浆的方案。
17、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，在步骤s1中，通过高压注水裂缝网格改造和高压爆破气体裂隙改造，对目标坚硬难跨岩层进行改造。
18、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，在步骤s3中，通过深部区域压裂钻孔与浅部水力压裂钻孔，对工作面初采阶段顶板岩层进行预裂。
19、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，在步骤s4中，利用深部区域压裂钻孔和浅部水力压裂钻孔对井下空间进行注浆回填。
20、本专利技术还提供一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测系统，执行如上所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，包括：
21、第一监测装置，用于监测工作面初采阶段的回采工作面顶板岩层微震事件；
22、第二监测装置，用于监测地表实时位移情况，所述第二监测装置包括多个监测站，多个所述监测站呈至少三圈的环形放射状阵列分布，相邻两圈中的所述监测站交错设置，所述阵列的中心距离回采工作面100m处；
23、第三监测装置，用于监测工作面回采过程中地表塌陷情况。
24、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测系统，所述第一监测装置包括多个微震传感器，所述微震传感器设置于工作面的两个顺槽内。
25、根据本专利技术提供的一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测系统，还包括探测装置，适于对工作面初采阶段的顶板岩层进行围岩结构探测，所述探测装置包括超声波探测仪、强度仪和窥视仪。
26、本专利技术提供的的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，首先找出导致产生地表塌陷坑的目标坚硬难跨岩层，对目标坚硬难跨岩层进行改造，降低目标坚硬难跨岩层的强度、完整性和整体性，使目标坚硬难跨岩层更容易垮落；然后对工作面初采期间顶板岩层全方位进行围岩结构探测，确定初采阶段顶板目标坚硬难跨岩层的破坏范围、强度和节理裂隙分布情况；之后根据探测结果，对工作面初采阶段工作面顶板岩层进行大范围的预裂，破坏目标坚硬难跨岩层的完整型和强度，使工作面初采后目标坚硬难跨岩层能够有序逐级垮塌，防止目标岩层集中突然性的垮塌造成的危害；再采用注浆回填充填工艺，连接注浆回填的泵送系统，对工作面回采预计塌陷坑的位置，提前注浆充填，减小巨厚煤层回采造成空间损失；最后，监测初采期间回采工作面顶板岩层微震事件，监测地表实时位移情况，实时监测工作面回采过程中地表塌陷情况，综合判定目标坚硬难跨岩层控制效果，防治塌陷坑的出现。
27、本专利技术通过提出一种巨厚煤层坚硬顶板工作面回采地表塌陷坑的治理方法。对工作面上部目标岩层进行大范围预裂和破坏，同时进一步破坏目标岩层的完整型，使坚硬难跨的目标岩层能够及时逐级垮塌，及时对巨厚煤层开采造成的井下空间进行注浆回填，使工作面上部回采的空间能够进行回填补充，防治后期出现巨型危险的塌陷坑。最后，采用综合监测方法，综合评估巨厚煤层和坚硬顶板影响下塌陷坑变形控制效果。相较于传统单一的水力压裂、爆破等手段，本专利技术作用效果十分明显，有效控制巷道在巨厚煤层和坚硬顶板双重影响下的工作面回采地表塌陷坑治理难题，解决工作面回采造成的严重问题。
28、除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：所述监测工作面初采阶段的回采工作面顶板岩层微震事件包括：
3.根据权利要求2所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：所述监测地表实时位移情况包括：
4.根据权利要求1所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：所述监测工作面回采过程中地表塌陷情况包括：
5.根据权利要求1至4任意一项所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：在步骤S1中，通过高压注水裂缝网格改造和高压爆破气体裂隙改造，对目标坚硬难跨岩层进行改造。
6.根据权利要求5所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：在步骤S3中，通过深部区域压裂钻孔与浅部水力压裂钻孔，对工作面初采阶段顶板岩层进行预裂。
7.根据权利要求6所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：在步骤S4中，利用深部区域压裂钻孔和浅部水力压裂钻孔对井下空间进行注浆回填。
8.一种
9.根据权利要求8所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测系统，其特征在于：所述第一监测装置包括多个微震传感器，所述微震传感器设置于工作面的两个顺槽内。
10.根据权利要求8所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测系统，其特征在于：还包括探测装置，适于对工作面初采阶段的顶板岩层进行围岩结构探测，所述探测装置包括超声波探测仪、强度仪和窥视仪。
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：所述监测工作面初采阶段的回采工作面顶板岩层微震事件包括：
3.根据权利要求2所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：所述监测地表实时位移情况包括：
4.根据权利要求1所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：所述监测工作面回采过程中地表塌陷情况包括：
5.根据权利要求1至4任意一项所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：在步骤s1中，通过高压注水裂缝网格改造和高压爆破气体裂隙改造，对目标坚硬难跨岩层进行改造。
6.根据权利要求5所述的煤矿工作面地表回采塌陷坑的监测方法，其特征在于：在步骤s3中，通...
【专利技术属性】
技术研发人员：程蓬，张镇，史智元，吴乐，崔千里，郭相平，孙卓越，张亚东，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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