[发明专利]煤矿顶板裂隙形态及其演化过程的精密搜索观测方法

摘要

本发明公开一种煤矿顶板裂隙形态及其演化过程的精密搜索观测方法，第一步使用地质钻机进行顶板钻孔；第二步使用岩层观测记录仪搜索表面裂隙区；第三步使用双端堵水器搜索上述表面裂隙区内的延深裂隙；第四步：分析数据，确定延深裂隙位置；第五步在延深裂隙的位置安装多点位移计观测裂隙演化数据；第六步：综合分析由双端堵水器，岩层观测记录仪及多点位移计取得的数据，即可确定顶板裂隙的分布，形态及演化过程。本发明整个观测过程最大程度节约了观测成本的同时，得到了裂隙位置，表面裂隙形态，延深裂隙程度和裂隙演化过程的完整数据，结果精确。

主权项

1.一种煤矿顶板裂隙形态及其演化过程的精密搜索观测方法，其特征在于，步骤如下：第一步：使用地质钻机进行顶板钻孔工作面回采或巷道开挖前，在联络巷或掘进头处设立测站，用地质钻机向顶板钻斜孔，选取合理的钻孔角度以及足够的钻孔深度，以保证钻孔贯通顶板有裂隙的区域；钻孔完成后撤出钻杆，并组装岩层观测记录仪；第二步：使用岩层观测记录仪搜索表面裂隙区利用导杆沿钻孔轴心人工推进彩色摄像探头，同时操作主机进行录像，并逐渐深入钻孔，直至整个钻孔观测完毕；根据录像内容及深度计数器的读数，找到其中裂隙尺寸较大，分布较集中的范围，并从下到上依次标注为第一表面裂隙区、第二表面裂隙区…第M表面裂隙区；观测完成后撤出导杆，同时连接好双端堵水器的输水管路及输气管路；第三步：使用双端堵水器搜索上述表面裂隙区内的延深裂隙开动地质钻机将堵水探杆推入钻孔，直至探杆刚好全部处于第一表面裂隙区；操作堵水操作台，使封孔气压稳定在额定气压P₁，完成封孔；操作注水操作台，向探杆内注水，使水压稳定在额定水压P₂后，记录1分钟内的水流量数据；记录完成后，排出堵水探杆中的气体和水，开动钻机将探杆向深处推送1米，堵水探杆长度取为1米；重复上述操作，直至完成该表面裂隙区的观测；开动地质钻机将堵水探杆推至下个表面裂隙区，重复上述操作，直至所有表面裂隙区观测完毕；上述额定气压P₁和额定水压P₂由以下方法确定：P₁为使堵水探杆封孔胶囊部分膨胀直径略大于钻孔直径时的气压，在现场直接测得；额定水压P₂由下式确定：P₂＝初始静压+H×sinα×0.1MPa式中：初始静压-注水操作台到钻孔底部的静水压力；α-钻孔的倾角；H-该次观测时堵水探杆顶端所处的钻孔深度；设M个表面裂隙区中第i表面裂隙区的斜高为L_i米。若L_i为整数米，可以得到L_i组观测数据S_i1，S_i2，…，S_iLi；若L_i非整数米，可以得到[L_i]+1组观测数据S_i1，S_i2，…，S_i[[Li]，S’_i([Li+1)，对S’_i([Li]+1)进行如下处理：Si([Li]+1)′/hi=Si([Li]+1)]]>式中：h_i-非整数米L_i中不足1米段的长度；处理后的第i表面裂隙区的[L_i]+1组观测数据为S_i1，S_i2，…，S_i[Li]，S_i([Li]+1)；第四步：分析数据，确定延深裂隙位置对于样本S_i1，S_i2，…，S_iLi或S_i1，S_i2，…，S_i[Li]，S_i([Li]+1)，处理方案如下：(1)：对于第i表面裂隙区，计算该裂隙区的标准延伸裂隙参数S_i0：Si0=S‾i-σi]]>式中，和σ_i分别为第i表面裂隙区处理后的样本的期望值和标准差，1≤i≤M；以S_i0为基准，将样本中不大于S_i0的数据删去，保留余下的数据；(2)：对所有M个表面裂隙区的观测数据均按上述规则处理，设共得到N组数据，这些数据对应着该钻孔的N处延深裂隙的位置；第五步：安装多点位移计，观测裂隙演化数据对于上述N处延深裂隙的位置，准备好在其顶端及底端两处分别安装的多点位移计锚爪及钢丝，相同位置的材料只需一份；使用地质钻机将各锚爪按照标定高度从大到小的顺序，依次推送至标定位置，使连在每个锚爪下的钢丝一端留在孔外，并标定其锚爪对应的高度；锚爪安置到位后，将钢丝引至读数台，接到对应的卷尺上；自安装之日起，随着工作面推进或巷道开挖，进行连续的数据观测；第六步：综合分析由双端堵水器，岩层观测记录仪及多点位移计取得的数据，即可确定顶板裂隙的分布，形态及演化过程。