专利名称：冲击地压煤层动压扰动范围微观定量观测方法
技术领域：
本发明属于煤矿开采技术领域。
背景技术：
在煤矿开采中，经常遇到带有冲击地压倾向的煤层，简称冲击地压煤层。冲击地压煤层在受到动压作用时会发生冲击显现，井下工作面开采始终处于动态运动中，动压区域出现震动或者能量释放后，动压扰动范围(动态应力场)会瞬时扩大，并伴随能量释放，这个范围就成为危险区域，因此，在冲击地压煤层开采过程中能准确确定动压区能量释放的扰动范围尤其重要。目前，对动态应力场的范围确定方法较多，主要包括包括以下几个方面。应力法观测方法它是通过在煤层中打直径42 50mm的钻孔，在钻孔中安装应力监测传感器，根据应力的变化判断应力分布范围。但由于应力监测体的刚度与煤体的刚度不匹配，安装差异性大，其监测的数据不能代表煤体变化的真实应力，煤体应力变化往往出现滞后效应。顶板动态法它主要用顶板动态仪器监测顶板运动情况，根据顶板运动情况来判断内外应力场、特别是内应力场的范围。其它预测方法如开采判定法、巷道变形判断法、岩层离层判断法等，由于观测精度差，测量范围差异性大，属于定性范围。所以，就动态区域能量释放后的扰动范围而言，目前还没有形成系统可靠的微观定量观测方法。特别是深井条件下，岩层的软化作用明显，其动应力扰动范围的判断准则很难建立，目前的观测手段与方法很难取得定量数值。

发明内容
本发明的目的是提出一种冲击地压煤层动压能量释放过程的扰动范围的微观定量观测方法。本发明的技术方案是第一步获得冲击地压煤层的动应力场范围在冲击地压煤层工作面开采过程中，首先在回采巷道中沿工作面前进方向，每间隔10-20米布置一台顶板动态仪，进行连续观测顶板下沉速度，从而获得顶板下沉速度突变的地点；然后在该地点逐步缩小顶板动态仪的间隔距离，继续连续观测顶板下沉速度，直至逼近准确的超前压力范围值,该范围确定为顶板动应力场范围。第二步采用地震应力波观测扰动范围在回采巷道中，从动应力场边缘处开始，沿工作面前进方向每间隔5-10m布置一台高敏感应力计，布置4台以上；并在动应力场范围内的应力峰值位置向煤层中钻3-5个孔，孔间距3-5m，孔深8-10米，孔中装入炸药，一次爆破；爆破后地震波在煤层中传播并逐渐衰减，同时高敏感应力计观测记录到地震应力波数据，根据每台应力波显示数据的大小从而确定出动压区能量释放的扰动范围。本发明的积极效果是通过在工作面前方的动应力场范围内的峰值位置进行人为爆破，并在动应力场范围以外获得应力波传播数据，利用该数据能准确确定在冲击地压煤层开采过程中的动压区能量释放的扰动范围，从而事先有所预防准备，避免冲击地压的危险情况发生。


图I是顶板动态仪布置及动应力场示意图；图2是人为干预诱发与观测仪器布置示意图。
具体实施例方式下面结合

本发明的实施。第一步获得冲击地压煤层的动应力场范围如图I所示，在冲击地压煤层工作面开采过程中，首先在回采巷道中沿工作面前进方向，每间隔10-20米布置一台顶板动态仪，进行连续观测顶板下沉速度，从而获得顶板下沉速度突变的地点；然后在该地点逐步缩小顶板动态仪的间隔距离，继续连续观测顶板下沉速度，直至逼近准确的超前压力范围值，该范围确定为顶板动应力场范围。第二步人为干预观测扰动范围如图2所示，在回采巷道中，从动应力场边缘处开始，沿工作面前进方向每间隔 5-10m布置一台高敏感应力计，布置4台以上；并在动应力场范围内的应力峰值位置向煤层中钻3-5个孔，孔间距3-5m，孔深8-10米，孔中装入炸药，一次爆破；爆破后爆轰波在煤层中传播并逐渐衰减，同时高敏感应力计观测记录到应力波数据，根据每台应力波显示数据的大小从而确定出动压区能量释放的扰动范围。
权利要求
1.一种冲击地压煤层动压扰动范围微观定量观测方法，其特征在于，第一步获得冲击地压煤层的动应力场范围在冲击地压煤层工作面开采过程中，首先在回采巷道中沿工作面前进方向，每间隔 10-20米布置一台顶板动态仪，进行连续观测顶板下沉速度，从而获得顶板下沉速度突变的地点；然后在该地点逐步缩小顶板动态仪的间隔距离，继续连续观测顶板下沉速度，直至逼近准确的超前压力范围值，该范围确定为顶板动应力场范围；第二步采用地震应力波观测扰动范围在回采巷道中，从动应力场边缘处开始，沿工作面前进方向每间隔5-10m布置一台高敏感应力计，布置四台以上；并在动应力场范围内的应力峰值位置向煤层中钻3-5个孔，孔间距3-5m，孔深8-10米，孔中装入炸药，一次爆破；爆破后地震波在煤层中传播并逐渐衰减，同时高敏感应力计观测记录到地震应力波数据，根据每台应力波显示数据的大小从而确定出动压区能量释放的扰动范围。
全文摘要
本发明公开了一种冲击地压煤层动压扰动范围微观定量观测方法，它首先获得冲击地压煤层的动应力场范围；然后采用地震应力波观测扰动范围。本发明通过在工作面前方的动应力场范围内的峰值位置进行人为爆破，并在动应力场范围以外获得应力波传播数据，利用该数据能准确确定在冲击地压煤层开采过程中的动压区能量释放的扰动范围，从而事先有所预防准备，避免冲击地压的危险情况发生。
文档编号G01V1/00GK102590853SQ20121002292
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者潘立友 申请人:山东科技大学