一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，包括以下步驟：在相似模擬實驗架左側(cè)梁、右側(cè)梁的上部凹槽內(nèi)前后方向布置三根滑動橫梁，通過螺栓緊固滑動橫梁；在滑動橫梁左右方向固定與數(shù)顯千分表上端連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表下端通過卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測引線上部出露端連接，監(jiān)測引線下部出露端與移動圓柱連接，選取不同套管尺寸，確定頂板監(jiān)測點空間位置；在左側(cè)梁與右側(cè)梁前后面通過螺栓固定橫板，在組成的模型材料裝填空間中裝填不超過出露套管上端部的地質(zhì)相似體；裝填材料風(fēng)干后拆除前后橫板，將數(shù)顯千分表通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零；開采模擬煤層，實時采集頂板三維空間移動變化監(jiān)測數(shù)據(jù)。
【專利說明】
一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山相似模擬實驗煤層開采頂板監(jiān)測方法，屬于實驗監(jiān)測方法領(lǐng)域，尤其涉及到礦山立體物理模擬煤層開采頂板監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山井下開采頂板圍巖的穩(wěn)定直接影響著礦井的安全高效開采，因而對礦山井下煤層開采頂板監(jiān)測成為指導(dǎo)礦山井下工作面安全開采的重要依據(jù)，但受地下工程環(huán)境的復(fù)雜性及難于現(xiàn)場研究的制約，而通過相似模擬實驗可以還原礦山井下煤層開采的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而成為了實現(xiàn)礦山井下煤層開采過程的一種重要實驗手段。目前，較多礦山相似模擬煤層開采實驗，多采用平面物理模型進(jìn)行模擬，對頂板移動的監(jiān)測多采用出露平面進(jìn)行直接監(jiān)測，相似體內(nèi)部變化無法監(jiān)測，難以表征井下煤層實際開采環(huán)境。因此，立體物理模擬煤層開采實驗以它更接近于現(xiàn)場實際而逐漸發(fā)展起來，但另一方面以其難以有較好方法實現(xiàn)煤層開采過程中不同巖層頂板及同一巖層頂板不同位置的移動監(jiān)測而受到制約。
[0003]基于實現(xiàn)礦山立體物理模擬煤層開采頂板不同垂直、水平位置運動實時監(jiān)測與精確獲取，提出一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，用于精確復(fù)原與再現(xiàn)礦山井下煤層開采環(huán)境，確定實際礦山井下煤層開采過程中頂板移動特征，為煤層開采工作面圍巖控制提供依據(jù)與參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明基于礦山立體物理模擬實驗煤層開采過程中不同頂板位置移動變化難以精確監(jiān)測的不足，提出一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，旨在解決礦山立體物理模擬實驗煤層開采頂板不同空間位置移動變化的實時監(jiān)測，實現(xiàn)礦山立體物理模擬煤層開采頂板不同位置移動數(shù)據(jù)的精確獲取。該方法實現(xiàn)了礦山立體物理模擬煤層開采不同垂直、水平位置頂板移動監(jiān)測的實時追蹤與數(shù)據(jù)精確，能較好地指導(dǎo)現(xiàn)場工程實踐。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其采取的技術(shù)方案是:在相似模擬實驗架左側(cè)梁、右側(cè)梁的上部凹槽內(nèi)前后方向布置三根滑動橫梁，通過螺栓緊固滑動橫梁;在滑動橫梁左右方向固定與數(shù)顯千分表上端連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表下端通過卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測引線上部出露端連接，監(jiān)測引線下部出露端與移動圓柱連接，選取不同套管尺寸，確定頂板監(jiān)測點空間位置;在左側(cè)梁與右側(cè)梁前后面通過螺栓固定橫板，在組成的模型材料裝填空間中裝填不超過出露套管上端部的地質(zhì)相似體;裝填材料風(fēng)干后拆除前后橫板，將數(shù)顯千分表通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零;開采模擬煤層，實時采集頂板三維空間移動變化監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0006]該方法主要包括以下步驟:
步驟一，進(jìn)行煤巖層相似模擬材料選取與頂板監(jiān)測點設(shè)計，在相似模擬實驗架的左側(cè)梁、右側(cè)梁上部凹槽內(nèi)前后方向設(shè)置三根滑動橫梁，并依據(jù)設(shè)計監(jiān)測點前后方向位置移動滑動橫梁，并通過螺栓進(jìn)行緊固； 步驟二，在三根緊固滑動橫梁左右方向分別安裝不同間距與數(shù)顯千分表連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表監(jiān)測端頭通過卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測引線上部出露端連接，監(jiān)測引線下部出露端與移動圓柱相接；
步驟三，根據(jù)設(shè)計監(jiān)測點左右方向位置，移動滑動橫梁上的磁吸底座，并進(jìn)行固定，同時，依據(jù)各監(jiān)測點設(shè)計，選取不同長度套管，確定模型監(jiān)測點垂直方向位置；
步驟四，通過螺栓穿越左側(cè)梁、右側(cè)梁兩端螺孔在左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面固定橫板，在圍成的模型材料裝填空間中裝填地質(zhì)相似體，裝填高度低于出露套管上端部；
步驟五，相似模擬區(qū)裝填材料風(fēng)干后，拆除左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面緊固的橫板，數(shù)顯千分表通過數(shù)據(jù)傳輸線與實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)的電腦相連，通過監(jiān)測軟件將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零；
步驟六，開采模擬煤層，實時采集不同空間位置頂板移動監(jiān)測數(shù)據(jù)，保存記錄并分析數(shù)據(jù)。
[0007]進(jìn)一步，在步驟一中，相似模擬實驗架由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁、拉桿與基座組成。
[0008]進(jìn)一步，在步驟二中，磁吸底座通過磁鐵吸引固定于滑動橫梁上，下沉量超過數(shù)顯千分表最大量程時卡環(huán)自動打開。
[0009]進(jìn)一步，在步驟三中，套管內(nèi)直徑小于監(jiān)測引線外直徑，監(jiān)測引線可在套管內(nèi)移動。
[0010]進(jìn)一步，在步驟四中，橫板固定左側(cè)梁、右側(cè)梁同面，模型材料裝填空間由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁與橫板圍成，且地質(zhì)相似體鋪裝時采用云母分層。
[0011]進(jìn)一步，在步驟五中，數(shù)顯千分表清零前的讀取數(shù)據(jù)大于零。
[0012]進(jìn)一步，在步驟六中，開采煤層為長、寬、高成比例的木條模擬，通過抽取木條模擬煤層開米。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:本發(fā)明通過在礦山立體物理模擬煤層開采實驗中相似地質(zhì)體鋪裝時埋入頂板移動監(jiān)測的移動圓柱、監(jiān)測引線與套管，實現(xiàn)礦山立體物理模擬煤層開采頂板不同位置移動數(shù)據(jù)的精確獲取。該方法實現(xiàn)了礦山立體物理模擬煤層開采頂板三維空間移動變化的實時追蹤與精確監(jiān)測，能較好地指導(dǎo)現(xiàn)場工程實踐。
【附圖說明】
[0014]圖1是實現(xiàn)本發(fā)明一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法示意圖。
[0015]圖2是圖1的左視圖。
[0016]圖3是圖1的俯視圖。
[0017]圖中:I為磁吸底座;2為數(shù)據(jù)傳輸線;3為卡環(huán);4為監(jiān)測引線;5為套管;6為左側(cè)梁；7為頂板;8為移動圓柱;9為煤層；10為拉桿；11為數(shù)顯千分表；12為滑動橫梁；13為右側(cè)梁；14為螺孔;15為螺栓;16為橫板;17為底橫梁;18為基座。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0019]本發(fā)明提供了一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法。
[0020]如圖1?3所示，本發(fā)明的【具體實施方式】包括如下步驟:
步驟一，進(jìn)行煤巖層相似模擬材料選取與頂板7監(jiān)測點位設(shè)計，在相似模擬實驗架的左側(cè)梁6、右側(cè)梁13上部凹槽內(nèi)前后方向設(shè)置三根滑動橫梁12，并依據(jù)設(shè)計監(jiān)測點前后方向位置移動滑動橫梁12，并通過螺栓15進(jìn)行緊固；
步驟二，在三根緊固滑動橫梁12左右方向分別安裝不同間距與數(shù)顯千分表11連接的磁吸底座I，數(shù)顯千分表11監(jiān)測端頭通過卡環(huán)3與套管5內(nèi)監(jiān)測引線4上部出露端連接，監(jiān)測引線4下部出露端與移動圓柱8相接；
步驟三，根據(jù)設(shè)計監(jiān)測點左右方向位置，移動滑動橫梁12上的磁吸底座1，并進(jìn)行固定，同時，依據(jù)各監(jiān)測點設(shè)計，選取不同長度套管5，確定模型監(jiān)測點垂直方向位置；
步驟四，通過螺栓15穿越左側(cè)梁6、右側(cè)梁13兩端螺孔14在左側(cè)梁6、右側(cè)梁13前后面固定橫板16，在圍成的模型材料裝填空間中裝填地質(zhì)模擬相似體，裝填高度低于出露套管5上端部；
步驟五，相似模擬區(qū)裝填材料風(fēng)干后，拆除左側(cè)梁6、右側(cè)梁13前后面緊固的橫板16，數(shù)顯千分表11通過數(shù)據(jù)傳輸線2與實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)的電腦相連，通過監(jiān)測軟件將數(shù)顯千分表11初始數(shù)據(jù)清零；
步驟六，開采模擬煤層9，實時采集不同空間位置頂板7移動監(jiān)測數(shù)據(jù)，保存記錄與分析數(shù)據(jù)。
[0021]進(jìn)一步，在步驟一中，相似模擬實驗架由左側(cè)梁6、右側(cè)梁13、底橫梁17、拉桿10與基座18組成。
[0022]進(jìn)一步，在步驟二中，磁吸底座I通過磁鐵吸引固定于滑動橫梁12上，下沉量超過數(shù)顯千分表11最大量程時卡環(huán)3自動打開。
[0023]進(jìn)一步，在步驟三中，套管5內(nèi)直徑小于監(jiān)測引線外直徑，監(jiān)測引線可在套管5內(nèi)移動。
[0024]進(jìn)一步，在步驟四中，橫板16固定左側(cè)梁6、右側(cè)梁13同面，模型材料裝填空間由左側(cè)梁6、右側(cè)梁13、底橫梁17與橫板16圍成，且地質(zhì)相似體鋪裝時采用云母分層。
[0025]進(jìn)一步，在步驟五中，數(shù)顯千分表11清零前的讀取數(shù)據(jù)大于零。
[0026]進(jìn)一步，在步驟六中，開采煤層9為長、寬、高成比例的木條模擬，通過抽取木條模擬煤層9開米。
[0027]本發(fā)明不僅僅局限于本實施方式的描述，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，進(jìn)行煤巖層相似模擬材料選取與頂板監(jiān)測點位設(shè)計，在相似模擬實驗架的左側(cè)梁、右側(cè)梁上部凹槽內(nèi)前后方向設(shè)置三根滑動橫梁，并依據(jù)設(shè)計監(jiān)測點前后方向位置移動滑動橫梁，并通過螺栓進(jìn)行緊固； 步驟二，在三根緊固滑動橫梁左右方向分別安裝不同間距與數(shù)顯千分表連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表監(jiān)測端頭通過卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測引線上部出露端連接，監(jiān)測引線下部出露端與移動圓柱相接； 步驟三，根據(jù)設(shè)計監(jiān)測點左右方向位置，移動滑動橫梁上的磁吸底座，并進(jìn)行固定，同時，依據(jù)各監(jiān)測點設(shè)計，選取不同長度套管，確定模型監(jiān)測點垂直方向位置； 步驟四，通過螺栓穿越左側(cè)梁、右側(cè)梁兩端螺孔在左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面固定橫板，在圍成的模型材料裝填空間中裝填地質(zhì)相似體，裝填高度低于出露套管上端部； 步驟五，相似模擬區(qū)裝填材料風(fēng)干后，拆除左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面緊固的橫板，數(shù)顯千分表通過數(shù)據(jù)傳輸線與實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)的電腦相連，通過監(jiān)測軟件將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零； 步驟六，開采模擬煤層，實時采集不同空間位置頂板移動監(jiān)測數(shù)據(jù)，保存記錄并分析數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟一中，相似模擬實驗架由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁、拉桿與基座組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟二中，磁吸底座通過磁鐵吸引固定于滑動橫梁上，下沉量超過數(shù)顯千分表最大量程時卡環(huán)自動打開。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟三中，套管內(nèi)直徑小于監(jiān)測引線外直徑，監(jiān)測引線可在套管內(nèi)移動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟四中，橫板固定左側(cè)梁、右側(cè)梁同面，模型材料裝填空間由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁與橫板圍成，且地質(zhì)相似體鋪裝時采用云母分層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟五中，數(shù)顯千分表清零前的讀取數(shù)據(jù)大于零。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開采頂板移動監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟六中，開采煤層為長、寬、高成比例的木條模擬，通過抽取木條模擬煤層開采。
【文檔編號】G01B5/02GK105928440SQ201610491686
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】辛亞軍, 安定超, 李夢遠(yuǎn), 郭宏, 姬紅英
【申請人】河南理工大學(xué)