CN106988738A - 一种确定地应力分布特征的探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定地应力分布特征的探测方法，属于煤矿井下巷道周围地应力分布特征的探测方法。通过在垂直于巷道壁施工钻孔，巷道中设有一个压力泵，在压力泵与胶囊之间用一根高压管连接，高压管上分别安装一个压力表和流量计，根据不同位置处测得的胶囊内液压与流量的变化规律来确定钻头不同深度处应力的分布规律，在同等注液条件下，注液量越少，则围岩应力越大，从而根据注液量的变化规律得出沿钻孔方向地应力分布特征，得出最大围岩应力位置，即为巷道周围应力集中峰值位置。对于确定合理的封孔深度、沿空掘巷的布置、巷道的支护具有重要的意义。其方法简单，操作性强，具有广泛的实用性。

Description

一种确定地应力分布特征的探测方法
技术领域
本发明涉及一种一种确定地应力分布特征的探测方法，尤其是一种适用于探测煤矿井下巷道周围地应力的分布特征的探测方法。
背景技术
我国煤矿进入深部开采模式，井下空间煤岩体应力分布变化越来越复杂，由采掘作业引起的煤岩动力灾害现象也日趋严重，这给煤矿安全生产和煤矿职工的生命安全造成了巨大的隐患。不论是确定封孔深度还是巷道的支护以及沿空掘巷的布置都与地应力分布状态有着密切的相关性。地应力的峰值越大、距工作面越近，就越易发生冲击地压灾害、诱发煤与瓦斯突出。因此，准确及时地对工作面前方煤岩体内的应力分布状态进行检测，确定应力分布特征，对确定封孔深度、巷道的支护、沿空掘巷的布置具有重要意义。目前国内外对地应力的测试方法一般为：水压致裂法和套孔应力解除法两种，操作方法较为复杂，而本发明就此提出了一种简单可行的探测方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的不足之处，提供一种方法操作简便、安全、适用性强的一种确定地应力分布特征的探测方法。
技术方案：本发明确定地应力分布特征的探测方法，包括采用压力表、压力泵、流量计、高压管和胶囊，步骤如下：
a、在垂直于巷道的侧壁施工钻孔，钻孔的长度根据测试要求确定，长度不小于20m；
b、在巷道中设置一个压力泵，与前端部连接有胶囊的高压管尾部相连，通过高压管将胶囊送至钻孔内靠近孔口位置处；所述的高压管上依次安装有压力表和流量计，压力表用于记录胶囊内的压力，流量计用于记录注入胶囊内液体的体积；
c、通过高压泵向胶囊内注入液体，并观察压力表读数的变化，当压力表的压力增大0.1ρgh时，记录此时流量计和压力表的读数，压力表增大0.5ρgh～2ρgh后，停止注液加压；
d、放掉胶囊内的液体，将胶囊向钻孔内推进1m，重复步骤c；
e、重复步骤d多次，测试钻孔每米位置处的注液压力和流量，直至胶囊(7)被送入孔底位置处，完成测试，回收胶囊；
f、根据多个不同位置处测得的胶囊内液压与流量的变化规律确定钻头不同深度处的应力分布规律，判定同等注液条件下注液量越少，则围岩应力越大，从而根据注液量的变化规律得出沿钻孔方向地应力分布特征曲线，并得出最大围岩应力位置，从而得出巷道周围应力集中峰值的位置。
所述垂直于巷道的侧壁施工的钻孔穿过拟测试地应力分布特征的区域。
所述的高压管上标有便于明确胶囊所在钻孔中的位置的刻度。
所述压力增大0.1ρgh中，ρ为测点上覆岩层的平均密度，取值范围在2000～2700kg/m3，g为重力加速度，h为测点埋深。
所述送至钻孔内靠近孔口位置的距离为1m。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明根据胶囊内液压与液体流量的变化程度与应力状态存在一定的对应关系，随着煤岩体的破碎程度的增加、结构松软、应力较低、向胶囊内注入一定量的液体时，压力的变化程度降低，能对巷道煤岩体的地应力分布特征进行探测，并明确地应力峰值所在的位置以及应力分布特征，进而对确定封孔段深度、巷道的支护、沿空掘巷的布置有着重要意义。与现有同类技术相比，其方法简便，易操作，所采用的装置简单，使用效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的一种确定地应力分布特征的探测方法的示意图。
图中：1－巷道，2－钻孔，3－压力表，4－压力泵，5－流量计，6－高压管，7－胶囊。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明：
如图1所示，本发明的确定地应力分布特征的探测方法，包括采用压力表3、压力泵4、流量计5、高压管6和胶囊7，具体步骤如下：
a、首先在垂直于巷道1的侧壁施工钻孔2，钻孔2的长度根据测试要求确定，长度一般不小于20m；所述垂直于巷道1的侧壁施工的钻孔2穿过拟测试地应力分布特征的区域；
b、在巷道1中设置一个压力泵4，然后在压力泵4上连接一根前端部固定有胶囊7的高压管6，通过高压管6将胶囊7送至钻孔2内靠近孔口位置处，所述送至钻孔2内靠近孔口位置的距离为1m；所述的高压管6上依次安装有压力表3和流量计5，压力表3用于记录胶囊7内的压力，流量计5用于记录注入胶囊7内液体的体积；所述的高压管6上标有便于明确胶囊7所在钻孔2中的位置的刻度；
c、通过高压泵4向胶囊7内注入液体，并时刻观察压力表3读数的变化，每当压力表3的压力增大0.1ρgh时，记录一次流量计5和压力表3的读数，压力表增大0.5ρgh～2ρgh后，停止注液加压；所述压力增大0.1ρgh中，ρ为测点上覆岩层的平均密度，取值范围在2000～2700kg/m3，g为重力加速度，h为测点埋深；
d、放掉胶囊7内的液体，之后将胶囊7向钻孔内推进1m，重复步骤c；
e、重复步骤d多次，测试钻孔每米位置处的注液压力和流量，直至胶囊7被送入孔底位置处，完成测试后回收胶囊7；
f、根据多个不同位置处测得的胶囊7内液压与流量的变化规律来确定钻头2不同深度处的应力分布规律，判定在同等注液条件下注液量越少，则围岩应力越大，从而可以根据注液量的变化规律得出沿钻孔方向地应力分布特征曲线，并得出最大围岩应力位置，从而得出巷道1周围应力集中峰值的位置。

Claims (5)

1.一种确定地应力分布特征的探测方法，包括采用压力表(3)、压力泵(4)、流量计(5)、高压管(6)和胶囊(7)，其特征在于，步骤如下：
a、在垂直于巷道(1)的侧壁施工钻孔(2)，钻孔(2)的长度根据测试要求确定，长度不小于20m；
b、在巷道(1)中设置一个压力泵(4)，与前端部连接有胶囊(7)的高压管(6)尾部相连，通过高压管(6)将胶囊(7)送至钻孔(2)内靠近孔口位置处；所述的高压管(6)上依次安装有压力表(3)和流量计(5)，压力表(3)用于记录胶囊(7)内的压力，流量计(5)用于记录注入胶囊(7)内液体的体积；
c、通过高压泵(4)向胶囊(7)内注入液体，并观察压力表(3)读数的变化，当压力表(3)的压力增大0.1ρgh时，记录此时流量计(5)和压力表(3)的读数，压力表增大0.5ρgh～2ρgh后，停止注液加压；
d、放掉胶囊(7)内的液体，将胶囊(7)向钻孔内推进1m，重复步骤c；
e、重复步骤d多次，测试钻孔每米位置处的注液压力和流量，直至胶囊(7)被送入孔底位置处，完成测试，回收胶囊(7)；
f、根据多个不同位置处测得的胶囊(7)内液压与流量的变化规律确定钻头(2)不同深度处的应力分布规律，判定同等注液条件下注液量越少，则围岩应力越大，从而根据注液量的变化规律得出沿钻孔方向地应力分布特征曲线，并得出最大围岩应力位置，从而得出巷道(1)周围应力集中峰值的位置。
2.根据权利要求1所述的一种确定地应力分布特征的探测方法，其特征在于：所述垂直于巷道(1)的侧壁施工的钻孔(2)穿过拟测试地应力分布特征的区域。
3.根据权利要求1所述的一种确定地应力分布特征的探测方法，其特征在于：所述的高压管(6)上标有便于明确胶囊(7)所在钻孔(2)中的位置的刻度。
4.根据权利要求1所述的一种确定地应力分布特征的探测方法，其特征在于：所述压力增大0.1ρgh中，ρ为测点上覆岩层的平均密度，取值范围在2000～2700kg/m3，g为重力加速度，h为测点埋深。
5.根据权利要求1所述的一种确定地应力分布特征的探测方法，其特征在于：所述送至钻孔(2)内靠近孔口位置的距离为1m。
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