专利名称：一种工作面煤体超前应力的监测方法
技术领域：
本发明涉及一种工作面煤体超前应力的监测方法，主要适用于具有坚硬或较厚顶板的煤矿综采工作面、综放工作面，进行工作面前方煤体内应力分布的监测。
背景技术：
对于采用全部垮落方式的采煤方法，煤层开采后，上覆岩层的结构大部分是半拱式的结构，因此煤壁一端几乎支承着回采工作空间上方悬露层的大部分重量。而采空区后方冒落矸石只承受压实区的重量，比起煤壁前方的支承压力要小很多，因此，掌握煤壁前方的应力分布对于回采工作面顶板控制和确定超前支护方法有着重要作用。近年来，随着开采深度的增加，开采强度的加大，煤体内应力的分布不仅关系到巷道的变形问题，也是冲击地压发生的直接原因，因此对于工作面超前应力的监测也显得尤为迫切。目前对于煤体超前应力的监测方法也多种多样，目前较为常用就是钻孔应力计法。 这种方法都是通过在煤体内安装应力计来达到监测目的，首先在工作面顺槽内，向工作面前方煤体内打钻，钻孔沿煤层倾斜方向，钻孔完成后，将钻孔应力计埋入孔中，利用油压泵向应力计内压入油液，使之具有一定初压，之后根据与应力计相连的压力表记录应力变化趋势，从而得出超前支承压力的变化规律。但该方法的钻孔施工较为复杂，由于钻孔应力计的失效率较高，通常要一次布置多个应力计，监测周期较长。另外，该方法的监测范围仅限于钻孔附近区域，受该区域的构造影响较大。而且钻孔应力计为一次性产品，不能重复使用。近年来人们发现，应力波在煤岩体中传播时，其传播速度与煤岩体所受应力大小存大着一定的关系，因此，通过判断煤体内波速的传播规律，就可反演成煤体内的应力分布。

发明内容
本发明的目的是提供一种工作面煤体超前应力的监测方法，可以对工作面任何区域进行监测，监测时间较短，对生产影响很小。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种工作面煤体超前应力的监测方法，步骤如下a、选取一个正在开采的工作面作为监测区域；b、安装锚杆在所监测工作面的一侧顺槽内，锚杆安装在靠近煤体的巷道帮上，锚杆间距3 5m，数量视监测区域长度而定，安装锚杆的长度要求尾端必须深入到裂隙带之外区域，位于煤层中心部位，平行于顶、底板并垂直煤壁，锚杆需全长锚固，锚杆与钻孔应紧密固定；C、在安装好的所述锚杆尾部螺纹段上顺时针拧上传感器探头，该传感器探头是用来监测爆破所产生的震动波，该传感器探头安装时应保证表面圆圈的圆心保持水平，该传感器探头安装完成后，将所有传感器探头用电缆连接在矿井地震探测仪上，该矿井地震探测仪用来收集并储存传感器探头监测到的震动波数据；d、在所监测工作面另一侧顺槽内布置爆破点，通过爆破来产生供传感器探头接收的震动波，爆破点的布置与传感器探头位置相对应，同样在靠近煤体的一侧；e、检查每个爆破点的线路是否正常，启爆器与所述传感器探头之间是否连通，检查矿井地震探测仪是否处于正常工作状态；f、进行爆破启爆器启动瞬间，传感器探头及矿井地震探测仪开始工作；爆破结束后，将启爆器与传感器探头之间的导线断开，将传感器探头监测到的震波信号通过震动记录仪导入电脑，并运用分析软件震波CT解析系统进行分析，得出监测区域的波速分布图，通过对波速异常区域进行分析，就得到了监测区域的异常应力分布图。所述相邻爆破点间距、所述相邻传感器探头间距离越小，精度越高，为扩大测量面积，可以完成一次测量后，将传感器探头布置在新的位置。本发明的有益效果本发明能够对工作面前方煤体内的应力分布进行有效监测， 而且具有较高的监测精度。与现行的其他方法相比，该发明不需要进行钻孔施工，大大减少了工程量，更加有效快捷，而且该发明能够实现实时监测，减少了滞后性带来的不利影响， 另外该发明还具备监测精度高和危险预警的功能，安装及操作方便。
具体实施例方式一种工作面煤体超前应力的监测方法其步骤如下a.选取一个正在开采的工作面作为监测区域；这样可以实现对工作面前方煤体内的应力分布进行观测；b.安装锚杆 在所监测工作面的一侧顺槽内，锚杆安装在靠近煤体的巷道帮上，锚杆间距3 5m，数量视监测区域长度而定，安装锚杆的长度要求尾端必须深入到裂隙带之外区域，位于煤层中心部位，平行于顶、底板并垂直煤壁，锚杆需全长锚固，锚杆与钻孔应紧密固定；c.在安装好的所述锚杆尾部螺纹段上顺时针拧上传感器探头，该传感器探头是用来监测爆破所产生的震动波，该传感器探头安装时应保证表面圆圈的圆心保持水平，该传感器探头安装完成后， 将所有传感器探头用电缆连接在震动记录仪上，该矿井地震探测仪用来收集并储存传感器探头监测到的震动波数据；d.在所监测工作面另一侧顺槽内布置爆破点，通过爆破来产生供传感器探头接收的震动波，爆破点的布置与传感器探头位置相对应，同样在靠近煤体的一侧；e.检查每个爆破点的线路是否正常，启爆器与所述传感器探头之间是否连通，检查矿井震动记录仪是否处于正常工作状态；f.进行爆破启爆器启动瞬间，传感器探头及矿井震动记录仪开始工作；爆破结束后，将启爆器与传感器探头之间的导线断开，将传感器探头监测到的震波信号通过震动记录仪导入电脑，并运用分析软件震波CT解析系统进行分析，得出监测区域的波速分布图，通过对波速异常区域进行分析，就得到了监测区域的异常应力分布图。所述相邻爆破点间距、所述相邻传感器探头间距离越小，精度越高，为扩大测量面积，可以完成一次测量后，将探头布置在新的位置。前后测量位置(岩巷道方向)可以有一
定重合。以上为本发明的较佳实施例以及设计图式，上述较佳实施例以及设计图式仅是举例说明，并非用于限制本发明的权利范围，凡以均等的技术手段、或为本申请专利范围所涵盖的权利范围而实施者，均不脱离本发明的保护范围。
权利要求
1.一种工作面煤体超前应力的监测方法，其特征在于其步骤如下a、选取一个正在开采的工作面作为监测区域；b、安装锚杆在所监测工作面的一侧顺槽内，锚杆安装在靠近煤体的巷道帮上，锚杆间距3 5m，数量视监测区域长度而定，安装锚杆的长度要求尾端必须深入到裂隙带之外区域，位于煤层中心部位，平行于顶、底板并垂直煤壁，锚杆需全长锚固，锚杆与钻孔应紧密固定；C、在安装好的所述锚杆尾部螺纹段上顺时针拧上传感器探头，该传感器探头是用来监测爆破所产生的震动波，该传感器探头安装时应保证表面圆圈的圆心保持水平，该传感器探头安装完成后，将所有传感器探头用电缆连接在矿井地震探测仪上，该矿井地震探测仪用来收集并储存传感器探头监测到的震动波数据；d、在所监测工作面另一侧顺槽内布置爆破点，通过爆破来产生供传感器探头接收的震动波，爆破点的布置与传感器探头位置相对应，同样在靠近煤体的一侧；e、检查每个爆破点的线路是否正常，启爆器与所述传感器探头之间是否连通，检查矿井地震探测仪是否处于正常工作状态；f、进行爆破启爆器启动瞬间，传感器探头及矿井地震探测仪开始工作；爆破结束后， 将启爆器与传感器探头之间的导线断开，将传感器探头监测到的震波信号通过震动记录仪导入电脑，并运用分析软件震波CT解析系统进行分析，得出监测区域的波速分布图，通过对波速异常区域进行分析，就得到了监测区域的异常应力分布图。
2.根据权利要求1所述的一种工作面煤体超前应力的监测方法，其特征在于所述相邻爆破点间距、所述相邻传感器探头间距离越小，精度越高，为扩大测量面积，可以完成一次测量后，将传感器探头布置在新的位置。
全文摘要
本发明公开了一种工作面煤体超前应力的监测方法，首先确定监测区域，然后在监测区域布置传感器探头和爆破点，通过对爆破产生的震动波的监测分析，得到其在煤体内的传播速度，然后根据煤体内不同的波速分布经过软件处理进行反演，进而得到煤体内的应力大小及分布情况。本发明能够对工作面前方煤体内的应力分布进行有效监测，而且具有较高的监测精度。与现行的其他方法相比，该发明不需要进行钻孔施工，大大减少了工程量，更加有效快捷，而且该发明能够实现实时监测，减少了滞后性带来的不利影响，另外该发明还具备监测精度高和危险预警的功能，安装及操作方便。
文档编号G01V1/00GK102455434SQ20101051457
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年10月20日
发明者张玉东, 彭景跃, 李安洪, 李良兵, 毛德兵, 王强, 秦子晗, 蓝航, 郭志林 申请人:天地科技股份有限公司, 山西潞安环保能源开发股份有限公司