[发明专利]煤矿巷道破坏范围定量判定方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域。

背景技术

随着开采深度增加、大断面巷道开采技术的应用，巷道从掘进到使用的过程中承受到来自构造、原始高应力及动压的作用，出现围岩的破坏与应力转移，造成局部或大面积支护失效，不但影响支护成本，关键是造成安全隐患。我国煤矿常见顶板事故，包括回采工作面设备安装及推进过程中的顶板事故，掘进工作面推进过程中的顶板事故及巷道维修过程中的事故三个部分。对于巷道维修过程中的事故，主要体现在对巷道破坏范围的不清楚及对支护的失效程度没有定量的数据依据。

随着开采深度增加、大采高开采机械化的推广应用，巷道所处的层位、巷道断面的增加都将引起巷道变形破坏出现新的变化，破坏范围的差异性会更加突出，破坏过程的时间效应加重。特别是在深部、采动影响下，巷道变形破坏出现反复加剧现象，破坏深度会较大，对支护有更高要求。对于巷道的变形破坏，进行加固、补强要有时间概念，因此，巷道变形破坏范围的动态观测具有重要工程价值。因此针对多构造、高应力、大埋深条件下的巷道破坏过程和范围需要发明一种快速、有效的定量判定方法。

发明目的

本发明的目的是针对目前深部开采、高应力区域巷道破坏过程和范围问题，提出一种及时、快速的定量判定方法。

本发明采取的技术方案是：

第一步：制作观测仪器，该观测仪器由膨胀胶囊、充气管、充气装置和气压观测装置组成；

具体制作方法是，首先在一个与钻孔直径相匹配的膨胀胶囊上连接一根胶囊充气管和钻孔充气管，胶囊充气管与膨胀胶囊内部相通，钻孔充气管穿过膨胀胶囊与外部相通，并分别将胶囊充气管和钻孔充气管通过阀门再与充气装置连接，充气装置上设有气压观测装置；

第二步：在已经掘进出的巷道围岩出现变形的区域，进行钻孔施工，钻孔部位包括巷道两帮和顶板部位，钻孔深度超过3.0m；

第三步：将观测仪器的膨胀胶囊推入钻孔底部，启动充气装置，打开阀门，向膨胀胶囊和钻孔中充气，膨胀胶囊膨胀后首先密实封堵钻孔，将钻孔内的气体堵住不外泄，气体压力达到一定数值，停止加压，关闭阀门，在气压观测装置上观测气体压力变化情况，观测时间控制在15分钟以上，如无变化说明此部位的围岩未破坏，反之亦然；然后再将膨胀胶囊向外移动一定距离，继续充气观测，以此类推，直至到孔口部位，从而得到该钻孔的围岩破坏情况；然后进行下一个钻孔，直至该断面上的钻孔全部进行完毕，以此判断该处巷道围岩的破坏范围。

下面结合本发明的作用机理说明本发明的优点：由于巷道变形破坏是一个长期的过程，在初始阶段，出现围岩裂隙，由小范围破坏范围伸向巷道深部区域，然后在巷道周围出现不同深度破坏。通过本发明方法可观测到巷道围岩初始阶段的破坏过程，从而及时对巷道进行支护补强，保持巷道的稳定性。本发明的方法仪器简单、灵活，使用方便，适应煤矿所有巷道。

附图说明

图1是观测仪器构造示意图。

图2是巷道观测钻孔布置断面图；

图例说明，1-膨胀胶囊，2-胶囊充气管，3-钻孔充气管，4-阀门，5-充气装置，6-气压观测装置。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施。

一、制作观测仪器，该观测仪器由膨胀胶囊1、胶囊充气管2、钻孔充气管3、阀门4，充气装置5和气压观测装置6组成，如图1所示；

具体制作方法是，首先在一个与钻孔直径相匹配的膨胀胶囊1上连接一根胶囊充气管2和钻孔充气管3，胶囊充气管2与膨胀胶囊1内部相通，钻孔充气管3穿过膨胀胶囊1与外部相通，并将胶囊充气管2和钻孔充气管3再与充气装置5连接，充气装置5上设有气压观测装置6；充气管2和3上分别设有阀门4。

二、在已经掘进出的巷道围岩出现变形的区域，进行钻孔施工，钻孔部位包括巷道两帮和顶板部位，钻孔深度超过3.0m，钻孔布置如图2所示。

三、将观测仪器的膨胀胶囊1推入钻孔底部，启动充气装置5，打开阀门4，向膨胀胶囊1和钻孔中充气，膨胀胶囊1膨胀后首先密实封堵钻孔，将钻孔内的气体堵住不外泄，气体压力达到一定数值，停止加压，关闭阀门4，在气压观测装置6上观测气体压力变化情况，观测时间控制在15分钟以上，如无变化说明此部位的围岩未破坏，反之亦然；然后再将膨胀胶囊1向外移动一定距离，继续充气观测，以此类推，直至到孔口部位，从而得到该钻孔的围岩破坏情况；然后进行下一个钻孔，直至该断面上的钻孔全部进行完毕，以此判断该处巷道围岩的破坏范围。