[发明专利]一种充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法

说明书

本发明公开一种充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法，包括以下步骤：安装围岩应力采集仪和三维探测扫描仪，监测充填开采沿空留巷围岩应力峰值、围岩应力峰值距离、采空区体积和巷道收敛大小，分别计算围岩应力峰值变化率、围岩应力峰值距离变化率、采空区体积变化率和断面收敛率，确定有效围岩应力峰值变化率、有效围岩应力峰值距离变化率、有效采空区体积变化率和有效断面收敛率，利用权重分析法，建立充填开采沿空留巷稳定性综合评价值为R₁，对充填开采沿空留巷的巷道稳定性进行定量评价。

技术领域

本发明属于地下工程中安全技术领域，特别涉及一种充填开采沿空留巷稳定性评价方法。

背景技术

我国浅部煤炭资源枯竭，三下压煤、煤柱留设等加剧了我国中东部地区煤炭资源的枯竭，而采用充填开采能够释放三下压覆的煤炭，增加煤炭可采储量，沿空留巷取消了护巷煤柱，增大了煤炭回采率，减少了煤炭浪费，延长了矿井的服务年限。

充填开采沿空留巷实施过程中，采空区的充填效果不仅影响地面建筑物的安全性，还影响沿空留巷的稳定性。当采空区充填不密实，采空区顶板下沉量大，工作面矿压显现剧烈，造成沿空留巷变形量大，支护构件失效，严重影响沿空留巷的效果和稳定性，因此，对充填开采沿空留巷稳定性进行定量评价，指导现场施工，优化充填开采工艺和沿空留巷支护参数。

现有技术存在下述问题：

一是工作面采用充填开采时，采空区的充填程度无法定量测定。二是目前还未有针对充填开采沿空留巷的稳定性评价方法。三是在实际工程中，采空区充填的效果直接影响工作面顶板断裂强度和工作面矿压显现规律，从而影响沿空留巷的变形，目前国内外充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法研究鲜见。

目前市场上出现了一种地下洞穴或采空区三维激光扫描仪，比如英国VS150坑道用采空区三维激光扫描仪,该设备可以对采空区或洞穴进行三维数字化，对地下空间进行精准测量，进而达到科学探测的目的。

发明内容

鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法，为指导现场施工，优化充填开采工艺和沿空留巷支护参数提供依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法，包括以下步骤：

步骤1，针对每个探测段内，在充填开采沿空留巷实体帮侧安装围岩应力采集仪，在充填开采沿空留巷的沿空帮上侧布置采空区三维激光扫描仪(也叫空腔探测仪)；

步骤2，工作面回采完，将待充填的采空区根据围岩移动规律沿巷道划分为三个区，分别为充填开采沿空留巷剧烈区、调整区和沿空留巷稳定区，并在采空区充填前、后对三个区分别数据采集，具体包括：

利用围岩应力采集仪对充填前、后三个区沿空留巷实体侧围岩进行监测，记录充填前、后围岩的应力峰值，以及围岩应力峰值距沿空留巷表面的距离；

利用空腔探测仪对采空区充填前、后三个区进行探测，记录采空区充填前、后体积大小；

人工记录采空区充填前、后三个区巷道顶板、底板、实体帮和沿空帮的位移；根据充填前后位移计算采空区充填前、后三个区的断面收敛面积；

进一步：步骤2中，围岩应力峰值以及围岩应力峰值距离的确定方法为：利用围岩应力采集仪，监测不同深度围岩应力变化，当巷道围岩应力监测点x_i产生的围岩应力为σ_i，而在围岩应力监测点x_i-1和x_i+1产生的围岩应力均小于σ_i时，则监测点x_i的围岩应力σ_i为围岩应力峰值，监测点x_i到巷道表面的距离为围岩应力峰值距离。