【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿产资源开采，尤其涉及一种煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法。
技术介绍
1、大部分矿井采煤工作面采用留宽煤柱双巷掘进的方式提高采掘接续效率。随着开采深度和开采强度逐渐加大，上一工作面受区段煤柱宽度影响，临空侧向厚硬砂岩层顶板往往垮落不充分，易形成大面积悬顶。一旦受到本工作面回采影响，临空端头侧煤柱上方悬顶面积增加，煤岩体集聚了大量的弹性变形能，当顶板突然断裂时会瞬间产生动载冲击，导致临空巷道煤柱片帮、顶底板剧烈变形等强矿压现象，严重时将诱发冲击地压、矿震等灾害事故。
2、目前，煤矿井下普遍采用深孔预裂爆破、局部水力压裂、区域水力压裂等方式预裂顶板；相关技术中，煤矿中钻孔压裂位置，主要采用理论计算、工程类比等方法进行确定，计算结果与顶板实际断裂位置存在较大差异，当设计的压裂位置在顶板断裂线外或者虽在断裂线内但距离较远时，压裂方案实施后，卸压效果很差，不仅浪费大量的人力、物力，而且影响工作面安全高效生产。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，用以解决现有技术中设计的压裂位置在顶板断裂线外或者虽在断裂线内但距离较远，严重影响卸压效果的问题。
2、本专利技术提供一种煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述煤层包括多个间隔设置的工作面和设置于所述工作面之间的煤柱区段，所述工作面顶部覆盖有顶板；
3、所述煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法包括如下步骤：
4、在所述煤柱区段向所述工作面上方的所述顶
5、在所述监测孔中设置监测装置；
6、在对所述工作面的回采过程中，通过所述监测装置测量各监测点的角速度和加速度数据；
7、根据各所述监测点的角速度和加速度数据，确定所述顶板的破断位置，并根据所述顶板的破断位置，确定所述顶板的悬顶长度。
8、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述在回采过程中，通过所述监测装置测量各监测点的角速度和加速度数据的步骤，包括：
9、在回采过程中，监测各个所述监测点的三维运动轨迹；
10、根据各个所述监测点的三维运动轨迹，获得所述监测点的第一方向、第二方向和第三方向在回采过程中的角速度和加速度数据；
11、所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。
12、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述根据各所述监测点的角速度和加速度数据，确定所述顶板的破断位置的步骤，包括：
13、根据所述监测点所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向在回采过程中的角速度和加速度数据，获取所述监测点的水平方向和竖直方向的位移数据；
14、根据所述监测点的水平方向和竖直方向的位移数据，获取所述监测点的水平方向和竖直方向的位移增长速率变化情况；
15、根据所述监测点的水平方向和竖直方向的位移增长速率变化情况，标记位移增长速率变化突变点，根据所述位移增长速率变化突变点确定所述顶板的破断位置。
16、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述根据所述顶板的破断位置，确定所述顶板的悬顶长度的步骤，包括：
17、根据所述位移增长速率变化突变点到所述监测孔开口位置的距离和所述煤柱区段的宽度，计算所述顶板的悬顶长度。
18、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述监测孔包括第一监测孔和第二监测孔，所述第一监测孔和水平面呈第一角度，所述第二监测孔和水平面呈第二角度，所述在所述煤柱区段向所述工作面上方的所述顶板内钻设监测孔的步骤，包括：
19、在所述煤柱区段沿所述煤柱区段的长度方向间隔钻设多个所述第一监测孔；
20、在所述煤柱区段沿所述煤柱区段的长度方向间隔钻设多个所述第二监测孔。
21、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述在所述煤柱区段沿所述煤柱区段的长度方向间隔钻设多个所述第一监测孔的步骤，包括：
22、根据所述顶板的冒落带高度和所述煤柱区段的宽度，确定所述第一角度；
23、根据所述顶板的冒落带高度和所述第一角度，确定所述第一监测孔的深度；
24、根据所述第一角度和所述第一监测孔的深度，在所述煤柱区段间隔钻设多个所述第一监测孔。
25、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述在所述煤柱区段沿所述煤柱区段的长度方向间隔钻设多个所述第二监测孔的步骤，包括：
26、根据所述顶板的导水裂隙带高度和所述煤柱区段的宽度，确定所述第二角度；
27、根据所述顶板的导水裂隙带高度和所述第二角度，确定所述第二监测孔的深度；
28、根据所述第二角度和所述第二监测孔的深度，在所述煤柱区段间隔钻设多个所述第二监测孔。
29、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述第一监测孔和所述第二监测孔的孔径均为65mm。
30、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述在所述监测孔中设置监测装置的步骤，包括：
31、将所述监测装置放置于所述监测孔内；
32、根据所述监测孔内的岩石强度调制浆料，并将所述浆料注入所述监测孔以进行封堵；
33、等待浆料凝固。
34、根据本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，所述煤柱区段两侧与所述工作面的交界处分别开设有第一巷道和第二巷道。
35、本专利技术的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，通过在煤柱区段的上方顶板内向工作面方向内钻设监测孔，监测孔根据顶板内的岩层结构排列设置，并在监测孔内设置监测装置以监测各个监测孔内的监测点的运动情况；接着在对工作面的回采过程中，对监测点的速度变化进行监测，根据监测点的速度变化情况确定顶板的破断位置和悬顶长度，得到的顶板的破断位置和悬顶长度更加符合岩层的实际情况，压裂孔的位置距离顶板的破断位置更近，卸压效果更好，有效解决了现有技术中设计的压裂位置在顶板断裂线外或者虽在断裂线内但距离较远，严重影响卸压效果的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述煤层包括多个间隔设置的工作面和设置于所述工作面之间的煤柱区段，所述工作面顶部覆盖有顶板；
2.根据权利要求1所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述在回采过程中，通过所述监测装置测量各监测点的角速度和加速度数据的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述根据各所述监测点的角速度和加速度数据，确定所述顶板的破断位置的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述根据所述顶板的破断位置，确定所述顶板的悬顶长度的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述监测孔包括第一监测孔和第二监测孔，所述第一监测孔和水平面呈第一角度，所述第二监测孔和水平面呈第二角度，所述在所述煤柱区段向所述工作面上方的所述顶板内钻设监测孔的步骤，包括：
6.根据权利要求5所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述在所述煤柱区段
7.根据权利要求5所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述在所述煤柱区段沿所述煤柱区段的长度方向间隔钻设多个所述第二监测孔的步骤，包括：
8.根据权利要求5所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述第一监测孔和所述第二监测孔的孔径均为65mm。
9.根据权利要求1所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述在所述监测孔中设置监测装置的步骤，包括：
10.根据权利要求1至9任一项所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述煤柱区段两侧与所述工作面的交界处分别开设有第一巷道和第二巷道。
...【技术特征摘要】
1.一种煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述煤层包括多个间隔设置的工作面和设置于所述工作面之间的煤柱区段，所述工作面顶部覆盖有顶板；
2.根据权利要求1所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述在回采过程中，通过所述监测装置测量各监测点的角速度和加速度数据的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述根据各所述监测点的角速度和加速度数据，确定所述顶板的破断位置的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述根据所述顶板的破断位置，确定所述顶板的悬顶长度的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的煤层侧向关键层顶板悬顶长度确定方法，其特征在于，所述监测孔包括第一监测孔和第二监测孔，所述第一监测孔和水平面呈第一角度，所述第二监测孔和水平面呈第二角度，所述在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：高晓进，张震，黄志增，薛吉胜，庞立宁，赵铁林，刘前进，李正杰，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。