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沖擊地壓煤層動壓擾動范圍微觀定量觀測方法

文檔序號:5941708閱讀:430來源:國知局
專利名稱:沖擊地壓煤層動壓擾動范圍微觀定量觀測方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
在煤礦開采中,經(jīng)常遇到帶有沖擊地壓傾向的煤層,簡稱沖擊地壓煤層。沖擊地壓煤層在受到動壓作用時會發(fā)生沖擊顯現(xiàn),井下工作面開采始終處于動態(tài)運動中,動壓區(qū)域出現(xiàn)震動或者能量釋放后,動壓擾動范圍(動態(tài)應(yīng)力場)會瞬時擴大,并伴隨能量釋放,這個范圍就成為危險區(qū)域,因此,在沖擊地壓煤層開采過程中能準確確定動壓區(qū)能量釋放的擾動范圍尤其重要。目前,對動態(tài)應(yīng)力場的范圍確定方法較多,主要包括包括以下幾個方面。應(yīng)力法觀測方法它是通過在煤層中打直徑42 50mm的鉆孔,在鉆孔中安裝應(yīng)力監(jiān)測傳感器,根據(jù)應(yīng)力的變化判斷應(yīng)力分布范圍。但由于應(yīng)力監(jiān)測體的剛度與煤體的剛度不匹配,安裝差異性大,其監(jiān)測的數(shù)據(jù)不能代表煤體變化的真實應(yīng)力,煤體應(yīng)力變化往往出現(xiàn)滯后效應(yīng)。頂板動態(tài)法它主要用頂板動態(tài)儀器監(jiān)測頂板運動情況,根據(jù)頂板運動情況來判斷內(nèi)外應(yīng)力場、特別是內(nèi)應(yīng)力場的范圍。其它預(yù)測方法如開采判定法、巷道變形判斷法、巖層離層判斷法等,由于觀測精度差,測量范圍差異性大,屬于定性范圍。所以,就動態(tài)區(qū)域能量釋放后的擾動范圍而言,目前還沒有形成系統(tǒng)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(yīng)力擾動范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(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種沖擊地壓煤層動壓能量釋放過程的擾動范圍的微觀定量觀測方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是第一步獲得沖擊地壓煤層的動應(yīng)力場范圍在沖擊地壓煤層工作面開采過程中,首先在回采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(tài)儀,進行連續(xù)觀測頂板下沉速度,從而獲得頂板下沉速度突變的地點;然后在該地點逐步縮小頂板動態(tài)儀的間隔距離,繼續(xù)連續(xù)觀測頂板下沉速度,直至逼近準確的超前壓力范圍值,該范圍確定為頂板動應(yīng)力場范圍。第二步采用地震應(yīng)力波觀測擾動范圍在回采巷道中,從動應(yīng)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(yīng)力計,布置4臺以上;并在動應(yīng)力場范圍內(nèi)的應(yīng)力峰值位置向煤層中鉆3-5個孔,孔間距3-5m,孔深8-10米,孔中裝入炸藥,一次爆破;爆破后地震波在煤層中傳播并逐漸衰減,同時高敏感應(yīng)力計觀測記錄到地震應(yīng)力波數(shù)據(jù),根據(jù)每臺應(yīng)力波顯示數(shù)據(jù)的大小從而確定出動壓區(qū)能量釋放的擾動范圍。本發(fā)明的積極效果是通過在工作面前方的動應(yīng)力場范圍內(nèi)的峰值位置進行人為爆破,并在動應(yīng)力場范圍以外獲得應(yīng)力波傳播數(shù)據(jù),利用該數(shù)據(jù)能準確確定在沖擊地壓煤層開采過程中的動壓區(qū)能量釋放的擾動范圍,從而事先有所預(yù)防準備,避免沖擊地壓的危險情況發(fā)生。


圖I是頂板動態(tài)儀布置及動應(yīng)力場示意圖;圖2是人為干預(yù)誘發(fā)與觀測儀器布置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的實施。第一步獲得沖擊地壓煤層的動應(yīng)力場范圍如圖I所示,在沖擊地壓煤層工作面開采過程中,首先在回采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(tài)儀,進行連續(xù)觀測頂板下沉速度,從而獲得頂板下沉速度突變的地點;然后在該地點逐步縮小頂板動態(tài)儀的間隔距離,繼續(xù)連續(xù)觀測頂板下沉速度,直至逼近準確的超前壓力范圍值,該范圍確定為頂板動應(yīng)力場范圍。第二步人為干預(yù)觀測擾動范圍如圖2所示,在回采巷道中,從動應(yīng)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(yīng)力計,布置4臺以上;并在動應(yīng)力場范圍內(nèi)的應(yīng)力峰值位置向煤層中鉆3-5個孔,孔間距3-5m,孔深8-10米,孔中裝入炸藥,一次爆破;爆破后爆轟波在煤層中傳播并逐漸衰減,同時高敏感應(yīng)力計觀測記錄到應(yīng)力波數(shù)據(jù),根據(jù)每臺應(yīng)力波顯示數(shù)據(jù)的大小從而確定出動壓區(qū)能量釋放的擾動范圍。
權(quán)利要求
1.一種沖擊地壓煤層動壓擾動范圍微觀定量觀測方法,其特征在于,第一步獲得沖擊地壓煤層的動應(yīng)力場范圍在沖擊地壓煤層工作面開采過程中,首先在回采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(tài)儀,進行連續(xù)觀測頂板下沉速度,從而獲得頂板下沉速度突變的地點;然后在該地點逐步縮小頂板動態(tài)儀的間隔距離,繼續(xù)連續(xù)觀測頂板下沉速度,直至逼近準確的超前壓力范圍值,該范圍確定為頂板動應(yīng)力場范圍;第二步采用地震應(yīng)力波觀測擾動范圍在回采巷道中,從動應(yīng)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(yīng)力計,布置四臺以上;并在動應(yīng)力場范圍內(nèi)的應(yīng)力峰值位置向煤層中鉆3-5個孔,孔間距3-5m,孔深8-10米,孔中裝入炸藥,一次爆破;爆破后地震波在煤層中傳播并逐漸衰減,同時高敏感應(yīng)力計觀測記錄到地震應(yīng)力波數(shù)據(jù),根據(jù)每臺應(yīng)力波顯示數(shù)據(jù)的大小從而確定出動壓區(qū)能量釋放的擾動范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沖擊地壓煤層動壓擾動范圍微觀定量觀測方法,它首先獲得沖擊地壓煤層的動應(yīng)力場范圍;然后采用地震應(yīng)力波觀測擾動范圍。本發(fā)明通過在工作面前方的動應(yīng)力場范圍內(nèi)的峰值位置進行人為爆破,并在動應(yīng)力場范圍以外獲得應(yīng)力波傳播數(shù)據(jù),利用該數(shù)據(jù)能準確確定在沖擊地壓煤層開采過程中的動壓區(qū)能量釋放的擾動范圍,從而事先有所預(yù)防準備,避免沖擊地壓的危險情況發(fā)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(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者潘立友 申請人:山東科技大學(xué)
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