[发明专利]沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法及应用

说明书

本发明公开了一种沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法及应用，它是在工作面每推过开切眼一定距离后，在液压支架后方的煤层底板布置一条测线，实时监测并记录压力传感器的压力变化，随工作面推进，以“应力传感器距沿空巷道距离”为横坐标，“压力传感器压力值”为纵坐标，绘制工作面推进不同距离时的采空区压力变化曲线，通过分析采空区压力变化曲线中压力基本稳定那段曲线得到侧向基本顶各岩梁的断裂位置。本发明不但弥补了沿空巷道侧基本顶断裂的研究空白，而且为后期巷旁充填体的支护措施提供了依据。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，特别涉及一种沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法。

背景技术

无煤柱开采技术是指在煤矿开采过程中沿采空区不留或仅留很窄的煤柱以维护巷道的开采技术，提高了煤炭资源的回采率，具有良好的经济和社会效益，是煤炭资源开采的重要发展方向之一。沿采空区不留煤柱时，通常需要在巷旁构筑一定宽度的充填体，以维护巷道空间和隔绝采空区，此时巷旁充填体的稳定性直接决定着无煤柱开采技术的成败。随着工作面的推进，工作面后方采空区内的基本顶呈现O-X断裂形式，而在沿空巷道侧则为不规则断裂。巷旁充填体受力及变形主要取决于侧向基本顶的断裂和回转下沉运动。在不同顶板及开采条件下，由于侧向基本顶断裂位置和下沉过程的不同，使得巷旁充填体受力存在较大差异。如坚硬顶板条件下侧向基本顶断裂位置深入采空区，断裂长度大，基本顶岩梁回转下沉运动剧烈，使巷旁充填体承受很大的垂直和水平应力，易发生破坏失稳，导致留巷难度大。因此，准确获得工作面开采后侧向基本顶运动特征，特别是断裂位置，对巷旁充填体参数设计和沿空巷道整体稳定具有重要指导作用。

申请人曾发明一种回采工作面基本顶超前断裂距离的确定方法(专利号：201410300444.7)，该方法利用工作面基本顶断裂时巷道顶板锚索工作阻力突变的现象，通过监测顶板锚索工作阻力的变化获得工作面基本顶超前断裂位置，具有操作简单、成本低廉、可靠性高等优点。然而，该方法只能实现对工作面基本顶超前断裂位置的确定，无法获得沿空巷道侧向基本顶岩梁的断裂位置。

现有技术中还有一种回采工作面坚硬基本顶断裂参数现场探测方法(专利号：201910369558.X)，该方法通过结合深孔岩层位移计和全景钻孔成像装置，获得回采工作面坚硬基本顶断裂参数，原理直观清晰。然而，该方法涉及参数众多，参数选取较为困难且不易操作，而且需要进行多个钻孔施工，增加了工程难度和施工量，探测精度受仪器安装质量影响。另外，该方法只能实现对坚硬基本顶断裂形态的探测，具有很大的局限性。

因此，现有技术有待于进一步改进。

发明内容

为了准确获得不同顶板及开采条件下工作面开采后侧向基本顶运动特征，指导巷旁充填体参数设计，实现沿空巷道整体稳定，本发明克服现有技术中的不足，拟提供一种操作简单、准确性高、适用范围广的沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法，包括如下步骤：

步骤一：根据沿空巷道所在煤层的岩层柱状图，确定基本顶岩梁位置及数目n；

步骤二：在采空区底板布置压力测线

工作面推过开切眼一定距离后，在液压支架后方的煤层底板上，自沿空巷道向工作面中部沿直线等距离间隔布设Z个压力传感器，形成一条压力测线，将各压力传感器的信号线引出到沿空巷道中，并连接至数据采集箱上；

步骤三：随工作面推进，实时监测并记录压力传感器的压力变化

步骤四：根据监测压力变化，确定侧向基本顶断裂位置

步骤4.1：随工作面推进，以“应力传感器距沿空巷道距离”为横坐标，“压力传感器压力值”为纵坐标，绘制工作面推进不同距离时的采空区压力变化曲线；