[发明专利]一种采动影响巷道动态监测与稳定评价方法

说明书

技术领域

本发明属于地下工程中安全技术领域，特别涉及一种采动影响巷道动态监测与稳定评价方法。

背景技术

随着煤炭浅部资源枯竭，煤炭开采逐渐向深部延深，地应力随之增大，巷道失稳严重，威胁着井下工作人员的生命安全，影响着煤矿正常的生产，因此巷道的稳定性成为煤矿安全、高效生产的关键。

煤柱下方巷道掘进的过程中，上方工作面回采产生的采动压力对下方掘进巷道产生影响，导致围岩强度降低，掘进巷道变形量大，支护构件失效，上方工作面回采产生的采动压力直接影响着下方掘进巷道的稳定性和围岩的强度，因此对采动影响煤柱下方巷道掘进过程中进行定量检测，指导现场施工，优化巷道支护参数。

现有技术存在下述问题：

一、上覆工作面回采过程中煤柱下方掘进巷道的稳定性和围岩的破裂范围无法确定。

二、目前还未有采动影响巷道动态监测与稳定评价方法。

三、在实际工程中，上覆工作面回采的应力和煤柱下工作面掘进的应力共同对围岩作用，在复杂应力状态下围岩的破坏特征直接影响巷道变形，目前国内外采动影响巷道动态监测与稳定评价方法研究鲜见。

发明内容

鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种采动影响巷道动态监测与稳定评价方法，通过高精度微震监测系统和钻孔窥视仪，准确判断掘进巷道的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种采动影响巷道动态监测与稳定评价方法，包括以下步骤：

步骤1，安装高精度微震监测系统以及窥视仪；

步骤2，采集采动影响前数据：

采用高精度微震监测系统对煤柱下方掘进巷道进行监测，记录围岩破裂的位置、能量和次数；

利用钻孔窥视成像记录仪进行窥视，记录围岩破碎的程度，将围岩由内到外依次划分为完整区、较完整区、较破碎区和破碎区；

步骤3，采集采动影响后数据采集：具体实施步骤与步骤2相同；

步骤4，围岩稳定性分析：基于采动影响前、后所述围岩破裂位置、围岩破裂的能量、围岩破裂的次数和围岩破碎程度，分别计算得到围岩破裂范围提高率、围岩破裂能量提高率、围岩破裂事件单位体积密度提高率和围岩破碎程度提高率；

步骤5，采动影响煤柱下方掘进巷道稳定性定量评价：基于步骤四得到的各围岩评价值，利用权重分析法，建立采动影响掘进巷道稳定性定量评价指标，对采动影响掘进巷道进行定量评价。

步骤1中，高精度微震监测系统包括传感器、数据采集分站、微震系统主机和地面数据综合处理分析系统；在煤柱下方掘进巷道左帮安装3个传感器，右肩安装3个传感器，分别采集围岩破裂信号，每个传感器接收到微震信号以后将其转变为模拟电信号，通过数据采集分站将采集的电信号通过光纤与煤矿网络分站相连，通过煤矿网络将信号传输给微震系统主机，而地面数据综合处理分析系统将电信号转变为数字信号，并对数字信号加工处理，以实现对微震事件的定位，事件参数的获取。

所述的上方回采工作面与下方掘进巷道在竖直方向重叠之前，传感器随着掘进工作面依次前移布置，而当上方回采工作面与下方掘进工作面在竖直方向重叠后，传感器随着回采工作的回采依次后移布置；

在巷道左帮、右帮、左肩部、右肩部和顶部布设钻孔，利用窥视仪在钻孔中窥视围岩，记录围岩的破碎。

步骤2中，所述采动影响前围岩破裂能量计算公式为D＝A₁₁E₁+A₁₂E₂+A₁₃E₃+A₁₄E₄+A₁₅E₅+A₁₆E₆，其中A₁₁、A₁₂、A₁₃、A₁₄、A₁₅、A₁₆为相关系数，且A₁₁+A₁₂+A₁₃+A₁₄+A₁₅+A₁₆＝1，E₁为能量<10J，E₂为能量10～100J，E₃为能量100～1000J，E₄为能量1000～5000J，E₅为能量5000～10000J，E₆为能量≥10000J。