一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法
【專利摘要】一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，根據(jù)井下工作面條件，在地表圈定出探測區(qū)域；在探測區(qū)域內(nèi)，沿垂直于工作面推進(jìn)方向布置測線，在所有測線上布置測點；將測氡儀的探杯倒置埋設(shè)于測點處地表土壤中進(jìn)行脈沖計數(shù)；在工作面回風(fēng)巷實體煤側(cè)上拐角處向頂板巖層中打長鉆孔，采用巖層鉆孔探測儀對覆巖活動狀況進(jìn)行探測；在工作面液壓支架上安裝礦用數(shù)字壓力計，對液壓支架的工作阻力進(jìn)行記錄，采用數(shù)字采集器將存儲的記錄結(jié)果進(jìn)行采集；待所有探測工作完成后，采用數(shù)據(jù)線將探測結(jié)果分別上傳至筆記本電腦中，綜合對比三種方法的探測結(jié)果，即可分析得出采場覆巖的動態(tài)活動特征。該綜合探測方法可操作性強(qiáng)，效率高，具有廣泛的實用性和推廣性。
【專利說明】一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，屬于礦業(yè)工程煤炭井工開采【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種適用于我國西部淺埋煤層井下長壁工作面采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]地下煤巖體在受到開挖以前，其原巖應(yīng)力處于平衡狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行開掘巷道或煤層回采工作時，破壞了煤巖體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，使得煤巖體內(nèi)部應(yīng)力重新進(jìn)行分配，并直至形成新的平衡狀態(tài)。在此過程中，會引起采場附近的煤巖體發(fā)生變形和破壞。特別是在現(xiàn)代化煤礦地下開采中，為了提高資源回收率及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，絕大多數(shù)礦井采用綜合機(jī)械化長壁采煤法開采地下煤炭資源。這種井下長壁工作面從開切眼開始采煤后，在其不斷向前推進(jìn)過程中，煤層上部的直接頂跨度會逐漸增加并發(fā)生初次破斷垮落。隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，工作面后部的采空區(qū)直接頂將會不斷地垮落，其之上的基本頂巖層則先以兩端固支梁(板)彎曲的形式沿層面的法線方向移動、彎曲，進(jìn)而產(chǎn)生斷裂和下沉，并引起井下工作面出現(xiàn)礦山壓力顯現(xiàn)。當(dāng)井下開采活動達(dá)到一定范圍以后，由下而上的采場覆巖移動逐漸發(fā)展到地表，導(dǎo)致地表產(chǎn)生移動、變形和破壞，在地表形成一個比井下開采范圍大的移動盆地。地表移動變形和破壞與煤層埋深、采高、覆巖賦存狀況、地表形態(tài)和開采方法等因素密切相關(guān)。
[0003]隨著東部礦區(qū)煤炭資源的枯竭，中部礦區(qū)資源與環(huán)境約束的矛盾加劇，我國煤炭資源開發(fā)的重心已快速轉(zhuǎn)移到西部生態(tài)環(huán)境脆弱的干旱半干旱地區(qū)，如陜北、黃隴、神東、寧東、新疆等大型煤炭基地。西部礦區(qū)煤層的典型稟賦特性是煤層厚、埋藏淺、基巖薄、表土覆蓋層厚。井下長壁工作面開采時，采場覆巖破斷易直接波及至地表，頂板出現(xiàn)整體臺階下沉現(xiàn)象，采場礦壓顯現(xiàn)劇烈。同時，開采對地表生態(tài)環(huán)境影響更為敏感和劇烈，極易造成含水層破壞、淺表層水流失、地表植被死亡等，使本就脆弱的生態(tài)環(huán)境遭受毀滅性破壞。煤炭開采引起的生態(tài)環(huán)境損害問題已成為社會關(guān)注的焦點，煤炭資源生態(tài)環(huán)境保護(hù)性開采已成為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求以及《國家中長期科技發(fā)展綱要》重點領(lǐng)域的優(yōu)先主題。因此，準(zhǔn)確掌握采場覆巖動態(tài)活動特征，成為西部礦區(qū)煤礦綠色開采技術(shù)有效實施的重要基礎(chǔ)。
[0004]目前在采場覆巖活動特征工程實踐方面，常見的研究方法主要有開采沉陷GPS觀測法、地表巖體移動人工觀測、地表裂隙計觀測法、高分辮率數(shù)字?jǐn)z影對比法、電阻率勘探法、頻率電磁測深法、地震透射波法、井下立體直流電法、井下鉆孔沖洗液法、井下鉆孔電視成像法、頂板鉆孔多點位移計監(jiān)測法、液壓支架壓力表讀數(shù)法等?，F(xiàn)有的一種方法或幾種方法組合選擇不合理，會受到具體采礦地質(zhì)條件的影響而導(dǎo)致現(xiàn)場探測效果較差，故亟需發(fā)明一種可有效掌握采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種可有效掌握采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法:
a.根據(jù)工作面采礦地質(zhì)條件，在地表圈定出采場覆巖活動對應(yīng)的探測區(qū)域；
b.在圈定的探測區(qū)域內(nèi)，沿垂直于工作面推進(jìn)方向間隔一段距離布置一條氡氣測線，然后在所有氡氣測線上間隔一段距離布置一個氡氣測點；
c.將累積測氡儀的探杯倒置埋設(shè)于氡氣測點下方30cm處的地表土壤中，間隔4小時后將探杯取出迅速放入累積測氡儀中進(jìn)行脈沖計數(shù)并存儲測量結(jié)果，目的是通過氡氣地表探測超前預(yù)報采場覆巖的破斷位置；
d.在探測區(qū)域垂直投影于井下工作面回風(fēng)巷部分中點實體煤側(cè)上拐角處以與水平面成45°角向頂板巖層中打一定深度的直徑為40 mm的長鉆孔，然后采用TYGDlO型巖層鉆孔探測儀從孔口至孔底對覆巖活動狀況進(jìn)行連續(xù)可視化探測并存儲攝像結(jié)果，目的是通過覆巖鉆孔窺視來探測采場覆巖的活動狀況；
e.在井下工作面液壓支架上安裝YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計，對液壓支架的工作阻力進(jìn)行連續(xù)記錄并存儲監(jiān)測結(jié)果，然后采用FCH2G/1礦用數(shù)據(jù)采集器將存儲的監(jiān)測結(jié)果通過紅外無線傳輸進(jìn)行采集，目的是通過井下礦壓實測來反分析采場覆巖活動特征；
f.待所有現(xiàn)場探測工作完成后，采用USB數(shù)據(jù)線將步驟c、d、e的探測結(jié)果分別上傳至筆記本電腦中，然后綜合對比三種方法的探測結(jié)果，即可分析得出采場覆巖的動態(tài)活動特征。
[0007]所述的氡氣測線間隔距離為10?20 m ;所述的氡氣測點間隔距離為5?10 m ;所述的累積測氡儀為⑶-1/KZ-D02 a杯測氡儀；所述的鉆孔深度為60?70 m。
[0008]有益效果:本發(fā)明對采場覆巖動態(tài)活動特征進(jìn)行探測，采用氡氣地表探測、覆巖鉆孔窺視和井下礦壓實測三種方法相結(jié)合，從而實現(xiàn)從地表到覆巖到井下的“上中下三位一體化”綜合探測體系，能夠準(zhǔn)確地掌握采場覆巖動態(tài)活動特征。該綜合探測方法可操作性強(qiáng)，效率高，具有廣泛的實用性和推廣性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖是本發(fā)明的現(xiàn)場探測工作示意圖。
[0010]圖中:1_探測區(qū)域；2_氡氣測線；3_氡氣測點；4_探杯；5_累積測氡儀；6_USB數(shù)據(jù)線；7_筆記本電腦；8_回風(fēng)巷；9-鉆孔；10-TYGD10型巖層鉆孔探測儀；11_液壓支架；12-YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計；13-FCH2G/1礦用數(shù)據(jù)采集器。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進(jìn)一步的描述。
[0012]本發(fā)明的采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，根據(jù)工作面采礦地質(zhì)條件，在地表圈定出采場覆巖活動對應(yīng)的探測區(qū)域I。在圈定的探測區(qū)域I內(nèi)，沿垂直于工作面推進(jìn)方向間隔10?20 m布置一條氡氣測線2，然后在所有氡氣測線2上間隔5?10 m布置一個氡氣測點3。將累積測氡儀5的探杯4倒置埋設(shè)于氡氣測點3下方30 cm處的地表土壤中，間隔4小時后將探杯4取出迅速放入累積測氡儀5中進(jìn)行脈沖計數(shù)并存儲測量結(jié)果，累積測氡儀5為⑶-1/KZ-D02 a杯測氡儀。在探測區(qū)域I垂直投影于井下工作面回風(fēng)巷8部分中點實體煤側(cè)上拐角處以與水平面成45°角向頂板巖層中打60?70 m深度的直徑為40 mm的長鉆孔9，然后采用TYGDlO型巖層鉆孔探測儀10從孔口至孔底對覆巖活動狀況進(jìn)行連續(xù)可視化探測并存儲攝像結(jié)果。在井下工作面液壓支架11上安裝YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計12，對液壓支架11的工作阻力進(jìn)行連續(xù)記錄并存儲監(jiān)測結(jié)果，然后采用FCH2G/1礦用數(shù)據(jù)采集器13將存儲的監(jiān)測結(jié)果通過紅外無線傳輸進(jìn)行采集。待所有現(xiàn)場探測工作完成后，采用USB數(shù)據(jù)線6將氡氣地表探測、覆巖鉆孔窺視和井下礦壓實測結(jié)果分別上傳至筆記本電腦7中，然后綜合對比三種方法的探測結(jié)果，即可分析得出采場覆巖的動態(tài)活動特征。
【權(quán)利要求】
1.一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，其特征在于: a.根據(jù)工作面采礦地質(zhì)條件，在地表圈定出采場覆巖活動對應(yīng)的探測區(qū)域(I)； b.在圈定的探測區(qū)域(I)內(nèi)，沿垂直于工作面推進(jìn)方向間隔一段距離布置一條氡氣測線(2)，然后在所有氡氣測線(2)上間隔一段距離布置一個氡氣測點(3)； c.將累積測氡儀(5)的探杯(4)倒置埋設(shè)于氡氣測點(3)下方30cm處的地表土壤中，間隔4小時后將探杯(4)取出迅速放入累積測氡儀(5)中進(jìn)行脈沖計數(shù)并存儲測量結(jié)果，目的是通過氡氣地表探測超前預(yù)報采場覆巖的破斷位置； d.在探測區(qū)域(I)垂直投影于井下工作面回風(fēng)巷(8)部分中點實體煤側(cè)上拐角處以與水平面成45°角向頂板巖層中打一定深度的直徑為40 mm的長鉆孔(9)，然后采用TYGDlO型巖層鉆孔探測儀(10)從孔口至孔底對覆巖活動狀況進(jìn)行連續(xù)可視化探測并存儲攝像結(jié)果，目的是通過覆巖鉆孔窺視來探測采場覆巖的活動狀況； e.在井下工作面液壓支架(11)上安裝YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計(12)，對液壓支架(11)的工作阻力進(jìn)行連續(xù)記錄并存儲監(jiān)測結(jié)果，然后采用FCH2G/1礦用數(shù)據(jù)采集器(13)將存儲的監(jiān)測結(jié)果通過紅外無線傳輸進(jìn)行采集，目的是通過井下礦壓實測來反分析采場覆巖活動特征； f.待所有現(xiàn)場探測工作完成后，采用USB數(shù)據(jù)線(6)將步驟c、d、e的探測結(jié)果分別上傳至筆記本電腦(7)中，然后綜合對比三種方法的探測結(jié)果，即可分析得出采場覆巖的動態(tài)活動特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，其特征在于:所述的氡氣測線(2)間隔距離為10?20 m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，其特征在于:所述的氡氣測點(3)間隔距離為5?10 m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，其特征在于:所述的累積測氡儀(5)為⑶-1/KZ-D02 a杯測氡儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采場覆巖動態(tài)活動特征的綜合探測方法，其特征在于:所述的鉆孔(9)深度為60?70 m。
【文檔編號】G01V5/00GK104360405SQ201410714348
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張煒, 張東升, 吳立新, 王旭鋒, 吳陽陽, 王宏志, 張勝龍 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)