衝擊地壓煤層動壓擾動範圍微觀定量觀測方法

2023-10-18 01:53:59 1

專利名稱：衝擊地壓煤層動壓擾動範圍微觀定量觀測方法
技術領域：
本發明屬於煤礦開採技術領域。
背景技術：
在煤礦開採中，經常遇到帶有衝擊地壓傾向的煤層，簡稱衝擊地壓煤層。衝擊地壓煤層在受到動壓作用時會發生衝擊顯現，井下工作面開採始終處於動態運動中，動壓區域出現震動或者能量釋放後，動壓擾動範圍(動態應力場)會瞬時擴大，並伴隨能量釋放，這個範圍就成為危險區域，因此，在衝擊地壓煤層開採過程中能準確確定動壓區能量釋放的擾動範圍尤其重要。目前，對動態應力場的範圍確定方法較多，主要包括包括以下幾個方面。應力法觀測方法它是通過在煤層中打直徑42 50mm的鑽孔，在鑽孔中安裝應力監測傳感器，根據應力的變化判斷應力分布範圍。但由於應力監測體的剛度與煤體的剛度不匹配，安裝差異性大，其監測的數據不能代表煤體變化的真實應力，煤體應力變化往往出現滯後效應。頂板動態法它主要用頂板動態儀器監測頂板運動情況，根據頂板運動情況來判斷內外應力場、特別是內應力場的範圍。其它預測方法如開採判定法、巷道變形判斷法、巖層離層判斷法等，由於觀測精度差，測量範圍差異性大，屬於定性範圍。所以，就動態區域能量釋放後的擾動範圍而言，目前還沒有形成系統可靠的微觀定量觀測方法。特別是深井條件下，巖層的軟化作用明顯，其動應力擾動範圍的判斷準則很難建立，目前的觀測手段與方法很難取得定量數值。

發明內容
本發明的目的是提出一種衝擊地壓煤層動壓能量釋放過程的擾動範圍的微觀定量觀測方法。本發明的技術方案是第一步獲得衝擊地壓煤層的動應力場範圍在衝擊地壓煤層工作面開採過程中，首先在回採巷道中沿工作面前進方向，每間隔10-20米布置一臺頂板動態儀，進行連續觀測頂板下沉速度，從而獲得頂板下沉速度突變的地點；然後在該地點逐步縮小頂板動態儀的間隔距離，繼續連續觀測頂板下沉速度，直至逼近準確的超前壓力範圍值,該範圍確定為頂板動應力場範圍。第二步採用地震應力波觀測擾動範圍在回採巷道中，從動應力場邊緣處開始，沿工作面前進方向每間隔5-10m布置一臺高敏感應力計，布置4臺以上；並在動應力場範圍內的應力峰值位置向煤層中鑽3-5個孔，孔間距3-5m，孔深8-10米，孔中裝入炸藥，一次爆破；爆破後地震波在煤層中傳播並逐漸衰減，同時高敏感應力計觀測記錄到地震應力波數據，根據每臺應力波顯示數據的大小從而確定出動壓區能量釋放的擾動範圍。本發明的積極效果是通過在工作面前方的動應力場範圍內的峰值位置進行人為爆破，並在動應力場範圍以外獲得應力波傳播數據，利用該數據能準確確定在衝擊地壓煤層開採過程中的動壓區能量釋放的擾動範圍，從而事先有所預防準備，避免衝擊地壓的危險情況發生。


圖I是頂板動態儀布置及動應力場示意圖；圖2是人為幹預誘發與觀測儀器布置示意圖。
具體實施例方式下面結合

本發明的實施。第一步獲得衝擊地壓煤層的動應力場範圍如圖I所示，在衝擊地壓煤層工作面開採過程中，首先在回採巷道中沿工作面前進方向，每間隔10-20米布置一臺頂板動態儀，進行連續觀測頂板下沉速度，從而獲得頂板下沉速度突變的地點；然後在該地點逐步縮小頂板動態儀的間隔距離，繼續連續觀測頂板下沉速度，直至逼近準確的超前壓力範圍值，該範圍確定為頂板動應力場範圍。第二步人為幹預觀測擾動範圍如圖2所示，在回採巷道中，從動應力場邊緣處開始，沿工作面前進方向每間隔 5-10m布置一臺高敏感應力計，布置4臺以上；並在動應力場範圍內的應力峰值位置向煤層中鑽3-5個孔，孔間距3-5m，孔深8-10米，孔中裝入炸藥，一次爆破；爆破後爆轟波在煤層中傳播並逐漸衰減，同時高敏感應力計觀測記錄到應力波數據，根據每臺應力波顯示數據的大小從而確定出動壓區能量釋放的擾動範圍。
權利要求
1.一種衝擊地壓煤層動壓擾動範圍微觀定量觀測方法，其特徵在於，第一步獲得衝擊地壓煤層的動應力場範圍在衝擊地壓煤層工作面開採過程中，首先在回採巷道中沿工作面前進方向，每間隔 10-20米布置一臺頂板動態儀，進行連續觀測頂板下沉速度，從而獲得頂板下沉速度突變的地點；然後在該地點逐步縮小頂板動態儀的間隔距離，繼續連續觀測頂板下沉速度，直至逼近準確的超前壓力範圍值，該範圍確定為頂板動應力場範圍；第二步採用地震應力波觀測擾動範圍在回採巷道中，從動應力場邊緣處開始，沿工作面前進方向每間隔5-10m布置一臺高敏感應力計，布置四臺以上；並在動應力場範圍內的應力峰值位置向煤層中鑽3-5個孔，孔間距3-5m，孔深8-10米，孔中裝入炸藥，一次爆破；爆破後地震波在煤層中傳播並逐漸衰減，同時高敏感應力計觀測記錄到地震應力波數據，根據每臺應力波顯示數據的大小從而確定出動壓區能量釋放的擾動範圍。
全文摘要
本發明公開了一種衝擊地壓煤層動壓擾動範圍微觀定量觀測方法，它首先獲得衝擊地壓煤層的動應力場範圍；然後採用地震應力波觀測擾動範圍。本發明通過在工作面前方的動應力場範圍內的峰值位置進行人為爆破，並在動應力場範圍以外獲得應力波傳播數據，利用該數據能準確確定在衝擊地壓煤層開採過程中的動壓區能量釋放的擾動範圍，從而事先有所預防準備，避免衝擊地壓的危險情況發生。
文檔編號G01V1/00GK102590853SQ20121002292
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者潘立友 申請人:山東科技大學