[发明专利]一种深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的计算方法及测量装置

说明书

本发明公开了一种深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的计算方法及应用该方法的测量装置，该算法包括以下步骤：(1)定义测点的初始位置距巷道表面的距离为r，测点的位移为u，所述测点在深部巷道软弱煤岩钻孔中并位于松动圈范围内，构建如下u随r变化的表达式：其中，u₀、k₁和k₂为系数；(2)测量两个以上测点的u随r变化的过程，计算得出k₁和k₂的值；(3)将得出的k₁和k₂的值带入如下公式，计算得出深部巷道软弱煤岩松动圈厚度L的值：L＝‑k₂ln(20k₂/k₁)。本发明计算方法简单、合理，容易实施，而且计算准确度高，避免依据经验估算造成的明显误差。本发明测量装置结构简单，操作方便，能够非常好地应用到本发明的计算方法，实现工程实测深部巷道软弱煤岩松动圈厚度及实时显示。

技术领域

本发明涉及煤岩松动圈测量领域，具体地说涉及一种深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的计算方法及应用该方法的测量装置。

背景技术

深部巷道软弱煤岩广泛存在，煤岩变形及其稳定性主要由松动圈范围内煤岩碎胀确定，合理确定煤岩松动圈厚度可为量化选择合理支护形式及参数保持煤岩稳定提供依据。

目前，工程常用测试方法如声波法及钻孔摄像法对深部巷道软弱煤岩适用性较差，地震波法及地质雷达法操作分析复杂且成本较高，尤其是以上各种方法不能实时连续测量松动圈厚度，工程不宜普遍推广应用。多点位移计实测巷道煤岩位移由于操作简单方便在工程中已广泛应用，根据实测结果经验分析煤岩松动圈厚度在工程已有应用，但量化判别煤岩松动圈厚度且实时预报还未有报道。

深部巷道软弱煤岩松动圈内位移分布与塑性区、弹性区范围明显不同，根据深部巷道软弱煤岩松动圈内位移场分布特征，选择合理指标计算深部巷道软弱煤岩松动圈厚度有工程实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、合理，容易实施，而且准确度高的深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的计算方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的计算方法，包括以下步骤：

(1)定义测点的初始位置距巷道表面的距离为r，测点的位移为u，所述测点在深部巷道软弱煤岩钻孔中并位于松动圈范围内，构建如下u随r变化的表达式：

其中，u₀、k₁和k₂为系数；

(2)测量两个以上测点的u随r变化的过程，计算得出k₁和k₂的值；

(3)将得出的k₁和k₂的值带入如下公式，计算得出深部巷道软弱煤岩松动圈厚度L的值：

L＝-k₂ln(20k₂/k₁)。

进一步地，步骤(2)中，所述测点中的一个位于深部巷道软弱煤岩钻孔的与巷道表面的过渡位置处。

进一步地，步骤(2)中，所述测点的数量为3～4个。

本发明还提供一种测量深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的装置，该装置应用了权利要求上述的计算方法，包括多点位移计以及与多点位移计连接的数据分析仪，所述多点位移计含有用于储存测点位移的数据储存器，所述数据分析仪包括数据处理器和数据显示器。

本发明有益效果体现在：

1.本发明计算方法简单、合理，容易实施，而且计算准确度高，避免依据经验估算造成的明显误差。