CN104280779A - 一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法 - Google Patents

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李猛
李剑
王东升
黄鹏
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    • G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging

Abstract

本发明公开的一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，通过向固体充填采煤工作面巷道工作面侧煤壁打钻孔，在钻孔和巷道中布置电极并采集数据，而后根据电阻率成像变化规律确定工作面上覆顶板裂隙发育高度。此方法可对水体下充填采煤上覆岩层导水裂隙的发育情况进行准确测试，为水体下充填采煤充实率设计提供反馈理论数据，以及为水体下充填采煤的安全实施提供理论借鉴。测试结果对于固体充填采煤充实率的设计具有实践指导作用，更能保障固体充填采煤实现在水体下的安全开采。其方法简单，安全可靠，省时省力。

Description

一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法
技术领域
本发明涉及一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，尤其适用于在水体下固体充填采煤对上覆岩层导水裂隙发育高度的测试。 
背景技术
在固体充填采煤技术中，矸石、粉煤灰、黄土及风积沙等固体充填物料通过地面运输系统、固体充填物料垂直投放系统运输至井下，而后通过井下物料运输系统运至工作面后部多孔底卸式输送机并卸至工作面后部采空区，从而实现工作面的充填。在固体充填采煤技术中，固体充填物料通过置换的方法采出工作面煤炭，而后作为主要支撑体承载上覆岩层的主要载荷，从而限制上覆岩层的移动；此时，工作面顶板岩层移动从传统的垮落带、裂隙带、弯曲下沉带变为只有裂隙带和弯曲下沉带，在一定范围内实现了水体下的安全采煤，上覆岩层的变形得到有效控制。但因导水裂隙发育高度随采高和充实率的变化而变化，因此，准确测试工作面实际开采中导水裂隙发育高度对于充填采煤充实率的反馈设计以及实现水体下的安全采煤具有重要的意义。 
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在问题，提供一种操作方便、测试准确、效果好的在水体下进行固体充填采煤时上覆岩层导水裂隙发育高度测试方法。 
技术方案：一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，其特征在于：通过向采煤工作面巷道的工作面侧煤壁上布置监测钻孔并实时监测和采集采煤过程中的电阻率，根据采集到的电阻率成像图变化规律确定覆岩顶板导水裂隙发育高度，具体步骤如下： 
(1)在工作面巷道内沿工作面推进方向的煤壁上倾斜施工一个监测钻孔，在监测钻孔中间隔距离布置多个电极，同时，在巷道中布置电极并接地，以便测量钻孔中电极所产生的电位差； 
(2)随着工作面的回采，采用电阻率测试仪对监测钻孔内所布置的电极进行实时电阻率监测及采集，得到钻孔电阻率成像图； 
(3)由钻孔电阻率成像图观察工作面回采时覆岩电阻率变化规律，并与工作面未回采时覆岩电阻率进行对比，当电阻率增大时，表明此处覆岩发生破裂，最终确定覆岩导水裂隙发育高度。 
所述倾斜施工的监测钻孔在巷道平面的投影与巷道的夹角α为8°～12°，监测钻孔与巷 道平面的夹角β为10°～15°；所述监测钻孔中的多个电极间隔1～3m均匀布置。 
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能够准确测试工作面实际开采中导水裂隙发育高度，适合于在水体下进行固体充填采煤时上覆岩层导水裂隙发育高度测试。可对水体下充填采煤上覆岩层导水裂隙的发育情况进行准确测试，为水体下充填采煤充实率设计提供反馈理论数据，以及为水体下充填采煤的安全实施提供理论借鉴。在实际应用中只需通过向固体充填采煤工作面巷道工作面侧煤壁布置监测钻孔并实时采集数据便可实现对工作面上覆岩层导水裂隙发育高度的测试，撑握因导水裂隙发育高度随采高和充实率变化而变化的情况，测试结果对于固体充填采煤充实率的设计具有实践指导作用，更能保障固体充填采煤实现在水体下的安全开采。其方法简单，安全可靠，省时省力，具有广泛的实用性。 
附图说明
图1为本发明水体下充填采煤导水裂隙高度测试钻孔布置图； 
图中：1-工作面巷道；2-监测钻孔；3-工作面切眼；4-电极；5-电线电缆。 
图2(a)为工作面推进过程中监测电阻率成像初始状态电阻率剖面图； 
图2(b)为工作面推进过程中监测电阻率成像推进40m电阻率剖面图； 
图2(c)为工作面推进过程中监测电阻率成像推进70m电阻率剖面图； 
图2(d)为工作面推进过程中监测电阻率成像推进90m电阻率剖面图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述： 
本发明的水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，通过向采煤工作面巷道的工作面侧煤壁上布置监测钻孔并实时监测和采集采煤过程中的电阻率，根据采集到的电阻率成像图变化规律确定覆岩顶板导水裂隙发育高度，具体步骤如下： 
(1)在工作面巷道内沿工作面推进方向的煤壁上倾斜施工一个监测钻孔，在监测钻孔中间隔距离布置多个电极，同时，在巷道中布置电极并接地，以便测量钻孔中电极所产生的电位差； 
(2)随着工作面的回采，采用电阻率测试仪对监测钻孔内所布置的电极进行实时电阻率监测及采集，得到钻孔电阻率成像图； 
(3)由钻孔电阻率成像图观察工作面回采时覆岩电阻率变化规律，并与工作面未回采时覆岩电阻率进行对比，当电阻率增大时，表明此处覆岩发生破裂，最终确定覆岩导水裂隙发育高度。 
所述监测钻孔在巷道平面的投影与巷道的夹角α为8°～12°，监测钻孔与巷道平面的夹 角β为10°～15°；所述监测钻孔中的多个电极间隔1～3m均匀布置。 
实施例1、以某矿CT101为例，具体实施步骤如下： 
(1)在CT101工作面巷道内沿工作面推进方向的煤壁上倾斜施工一个监测钻孔，布置的钻孔在巷道平面的投影与巷道夹角α为10°，钻孔与巷道平面的夹角β为13°，钻孔长为105m，终孔孔径91mm，在监测钻孔中间隔3m距离布置35个电极，同时，在巷道中布置电极并接地，以便测量钻孔中电极所产生的电位差，钻孔布置图如图1所示； 
 （2）随着工作面的回采，采用电阻率测试仪对监测钻孔内所布置的电极进行实时电阻率监测及采集，在工作面回采前进行1次数据采集并记录，然后随工作面推进采集记录数据，工作面每推进20m进行1次数据采集；当回采工作面位于监测钻孔监测区域以内时，工作面每推进7~10m进行1次数据采集，当工作面推进至钻孔孔口附近时，监测工作结束，得到钻孔电阻率成像图； 
(3)由钻孔电阻率成像图观察工作面回采40m(图2(b))、70m(图2(c))及90m(图2(d))时覆岩电阻率变化规律，并与工作面未回采(图2(a))时覆岩电阻率进行对比，当电阻率增大时，表明此处覆岩发生破裂，最终确定覆岩导水裂隙发育高度为10.3m。 

Claims (3)

1.一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，其特征在于：通过向采煤工作面巷道的工作面侧煤壁上布置监测钻孔并实时监测和采集采煤过程中的电阻率，根据采集到的电阻率成像图变化规律确定覆岩顶板导水裂隙发育高度，具体步骤如下：
（1）在工作面巷道（1）内沿采煤工作面推进方向的煤壁上倾斜施工一个监测钻孔（2），在监测钻孔（2）中间隔距离布置多个电极（4），同时，在巷道中布置电极并接地，以便测量钻孔中电极所产生的电位差；
（2）随着工作面的回采，采用电阻率测试仪对监测钻孔（2）内所布置的电极（4）进行实时电阻率监测及采集，得到钻孔电阻率成像图；
（3）由钻孔电阻率成像图观察工作面回采时覆岩电阻率变化规律，并与工作面未回采时覆岩电阻率进行对比，当电阻率增大时，表明此处覆岩发生破裂，最终确定覆岩导水裂隙发育高度。
2.根据权利要求1所述的一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，其特征在于：所述倾斜施工的监测钻孔（2）在巷道平面的投影与巷道的夹角α为8°~12°，监测钻孔（2）与巷道平面的夹角β为10°~15°。
3.根据权利要求1所述的一种水体下充填采煤导水裂隙高度测试方法，其特征在于：所述监测钻孔（2）中的多个电极（4）间隔1~3m均匀布置。
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