CN110630328B - 一种开采保护层保护范围测定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种开采保护层保护范围测定方法及系统，该方法包括：获取煤矿待测区域内保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界；在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线；巷道位于被保护层内；被保护层位于保护层开采边界位置正下方；以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑方法，标记位于巷道的巷帮上的钻屑孔，并获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围；根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围计算被保护层煤体的应力峰值大小，确定保护层的保护范围实际边界线。本发明实施例通过钻屑法监测数据，反推巷道煤体内的应力峰值大小，将对冲击地压影响最为直接的煤体应力变化，作为判断保护层保护效果的依据，使得保护层保护范围的确定更加准确和客观。
Description
技术领域
本发明涉及矿产开采技术领域，尤其涉及冲击地压矿井中的一种开采保护层保护范围测定方法及系统。
背景技术
保护层开采是区域性防治冲击地压最有效的举措之一，当被保护层中回采巷道布置合理时，可充分发挥保护层开采的卸压保护作用，有效降低被保护层采掘工作面冲击地压灾害的危险性。因此，保护层开采对煤矿冲击地压灾害防治、煤炭资源高效安全回采具有重要意义。
开采保护层，也叫开采解放层，它是指首先开采与突出煤层邻近而又无突出危险的煤层(即保护层)，由于采动影响而使突出煤层瓦斯压力、瓦斯含量大幅降低，煤层透气性显著提高，大量高压瓦斯释放从而消除突出煤层的突出危险。开采保护层需要一定的适用条件，包括煤层间距、煤层赋存、瓦斯含量等条件，但最关键的是要明确保护层的保护范围。当前在煤与瓦斯突出的防治方面，保护层开采保护范围已有较为成熟的判别准则，如《AQ1050—2008保护层开采技术规范》就为煤与瓦斯突出中保护层开采提供相应的规范，其中残余瓦斯压力判别准则已得到了人们普遍认同和广泛应用。
目前，冲击地压方面针对保护层的保护范围及效果还未有明确的判别方法和标准。由于冲击地压与瓦斯突出之间力源的差别，使得瓦斯方面的判别方法无法适用于冲击地压领域，这使得在冲击地压方面保护层的开采较为盲目缺乏指导性，造成保护层开采之后的卸压效果及卸压程度也无从判断。现有技术中，在冲击地压矿井保护范围的确定主要依据经验，而在保护范围边界区域不仅保护效果无法判断，而且该区域往往是上方残采煤柱的高应力影响区。
因此，能够准确测定保护层的保护范围，对开采保护层防治冲击地压有着至关重要作用。
发明内容
本发明实施例提供开采保护层保护范围测定方法及系统，用以解决或部分解决现有技术中基于冲击地压防治的保护层保护范围测定不精确的缺陷。
第一方面，本发明实施例提供一种开采保护层保护范围测定方法，包括：获取煤矿待测区域内保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界；在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线。其中，巷道位于被保护层内；被保护层位于保护层开采边界位置正下方。以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，标记位于巷道的巷帮上的钻屑孔，并获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，计算被保护层的应力峰值大小，并确定保护层的保护范围实际边界线。
第二方面，本发明实施例提供一种开采保护层保护范围测定系统，包括：定位单元，用于获取煤矿的保护层、被保护层以及保护层开采边界，并在巷道内，标注保护层的保护范围理论边界线。其中，巷道位于所述保护层开采边界位置的正下方的被保护层内。钻屑法执行单元，用于以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。运算单元，用于根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，确定保护层的保护范围实际边界线。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行上述程序时实现上述开采保护层保护范围测定方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述开采保护层保护范围测定方法的步骤。
本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法及系统，通过钻屑法监测数据，反推巷道煤体内的应力峰值大小，将对冲击地压影响最为直接的煤体应力变化，作为判断保护层保护效果的准则，使得保护层保护范围的确定更加准确和客观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法中巷道的巷帮部煤体内应力分布示意图；
图3为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法中保护层和被保护层相对位置平面图；
图4为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法中保护层和被保护层相对位置走向剖面图，其中示出了一种钻屑法的开孔方法；
图5为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法中保护层和被保护层相对位置倾向剖面图，其中示出了一种钻屑法的开孔深度；
图6为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法中，利用钻屑法确定钻屑孔位置塑性区范围示意图；
图7为本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定系统的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图；
其中：1—保护层；2—被保护层；3—保护范围理论边界线；4—保护层已开采区域；5—被保护层内巷道；6—钻屑孔；11—未采保护层时巷帮煤体内应力分布曲线；12—开采保护层后巷帮煤体内应力分布曲线；Ⅰ—破裂区域；Ⅱ—塑性区域；Ⅲ—弹性区应力升高区域；Ⅳ—原岩应力区；σmax,i—应力峰值；σv—原岩应力；x0—塑性区至煤壁距离；δ—卸压角。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种开采保护层保护范围测定方法，包括但不限于以下步骤：
步骤S1，获取煤矿待测区域内保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界。
步骤S2，在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线；其中，巷道位于被保护层内，被保护层位于保护层开采边界位置正下方。
步骤S3，以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，标记位于巷道的巷帮上的钻屑孔，并获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。
步骤S4，根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，计算被保护层的应力峰值大小，并确定保护层的保护范围实际边界线。
根据冲击地压发生机理，冲击地压发生与否与煤体中的应力大小直接相关，且一般位于巷帮煤体内的塑性区域分界处，即煤体内的应力峰值区域是造成冲击地压发生的最危险区域。对于被保护层的同一位置而言，当位于其上方的保护层被开采后，与其对应的巷帮煤体内的应力峰值会发生减小，其发生冲击地压的危险系数则会降低。因此，从被保护层中最易发生冲击地压的应力峰值区域考虑，当应力峰值得到明显降低时，保护层的保护效果才得以体现。
如图2所示，其中示出了未开采保护层时巷帮煤体内应力分布曲线11(实线部分)与开采保护层后巷帮煤体内应力分布曲线12(虚线部分)。横轴方向上按煤矿区地质结构顺序依次为：被保护区、位于被保护层内的巷道、破裂区域、塑性区域、弹性区应力升高区域和原岩应力区；纵轴表示应力值的大小。通过上述保护层有无被开采的两种情况下的煤体内应力分布规律，本发明实施例提供的钻屑法，是通过钻孔过程中获取钻屑的质量变化，间接反映出煤体内的应力分布。但由于利用钻屑法无法直接获取到实际应力值，因此本发明实施例是利用钻屑法作为检测手段，确定出煤体内的应力峰值位置，即塑性区范围。进而通过弹塑性力学理论，由塑性区范围计算出应力峰值大小。然后，将应力峰值大小与无保护层区域的峰值进行对比分析，以确定保护层的准确保护范围。
具体地，在步骤S1中，实地勘测获取待测区域内的保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界的实际位置，并进一步地确定保护层的已采区域和未采区域。可以结合被保护层的空间位置，将保护层的位置(包括保护层采空区域位置和保护层未采区域位置)、保护层开采边界以及被保护层位置，按设定比例绘制成如图3所示的采掘工程平面图。
在步骤S2中，于被保护层中开掘一条进入保护层采空区域正下方的巷道。本发明实施例不对巷道的具体尺寸及开掘方法作出具体地限定，但以能够允许相关工作人在巷道内开展测试工作为准。
在步骤S2中的保护范围理论边界线的获取方法可以是：基于《安全生产标准汇编》中“AQ 1050—2008保护层开采技术规范”章节的相关规定进行确定。进一步地，将上述确定的保护范围理论边界线标注在采掘工程平面图的巷道内。
在步骤S3中，可以以该保护范围理论边界线为中心，确定出理论边界区域。如图3和图4所示，本发明实施例提供了一种通过保护范围理论边界线确定理论边界区域的方法：在巷道内，以该保护范围理论边界线为中心，其前后的50m范围确定为理论边界区域。理论上，当边界区域划分过大的话，虽然对于保护层的保护范围的确定会更加的准确，但同时也增加了钻孔、以及对钻屑进行处理的工作量；但若边界区域的选取过小的，可能会对保护层的保护范围的测定造成一定的误差。为此本发明实施例中将该理论边界区域确定为按图4所示的区域，是经过了反复验证后的结果。需要说明的是，图4中示出的仅为理论边界区域确定方法的一种具体情况，其不能视为对此本发明实施例的限定。
进一步地，利用钻屑法，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，可以是：在上述理论边界区域内，钻取预定深度的钻屑孔，并分别收集钻取每个钻屑孔时的钻屑。由于钻屑质量越大，该钻屑孔所在区间内的应力值越大，因而可以通过钻孔过程中钻屑量的质量变化，获取与每个钻屑孔中的钻屑质量最大值相对应地深度区间。并进一步地确定与每个钻屑孔所在位置相对应的巷帮煤体的塑性区范围。
最后，在步骤S4中，于步骤S3所确定的理论边界区域内，根据获取的每个钻屑孔所在位置相对应的巷帮煤体的塑性区范围，推算不同位置的被保护层应力峰值大小，通过与未采保护层区域的应力峰值大小进行对比，可知不同位置上被保护层的应力降低情况，进而确定出保护层的保护范围实际边界线。
本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法，通过钻屑法测定的数据，反推巷道煤体内的应力峰值大小，将对冲击地压影响最为直接的煤体应力变化作为判断保护层保护效果的依据，使得保护层保护范围的确定更加准确和客观。
基于上述实施例，作为一种可选实施例，在本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法中，在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线，包括但不限于以下步骤：
步骤S21，获取煤矿待测区域的层倾角和层间距；
步骤S22，基于层倾角和层间距，获取位于保护层开采边界的卸压角；
步骤S23，根据卸压角在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线。
具体地，其中获取煤矿待测区域的层倾角和层间距，可以是通过勘测取样的方法，获取到保护层开采边界处的层倾角和层间距。
结合图4所示，其中，在步骤S21中，层倾角和层间距也可以通过采用底层倾角测井法获取，该底层倾角测井法是以电学、磁学、电磁学、声学、热学、核物理学或者电化学等理论为基础的矿层检测方法，具体包括：电法测井、声波测井、核测井、地层倾角测井、地层测试测井、气测井、随钻测井、生产测井等。需要说明的是，本发明实施例对采用何种手段获取保护层开采边界处的层倾角和层间距，不作具体地限定。
进一步地，在步骤S22中，根据步骤S21中所获取的保护层开采边界处的层倾角和层间距，参考《安全生产标准汇编》中“AQ 1050—2008保护层开采技术规范”章节的记载，获取到卸压角的经验数值。
进一步地，在步骤S23中，根据保护层开采边界和卸压角的经验数值，可以获取到位于巷道上的保护范围理论边界线。
本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法，通过理论与实际相结合，有效的确定出保护范围理论边界线，并基于保护范围理论边界线指定理论边界区域，为进一步确定出保护层的保护范围实际边界线提供了基础。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，其中在步骤S3中，以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，包括但不限于以下步骤：
步骤S31，以保护范围理论边界线为中心，按设定间距开设设定数量的钻屑孔；
步骤S32，在开设每个钻屑孔的过程中，按设定深度分别记录不同深度区间的钻屑质量；其中，钻屑孔的开设方向为垂直于巷帮方向；
步骤S33，根据不同深度区间的钻屑质量，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。
具体地，结合图3和图4所示，在根据步骤S2确定出保护范围理论边界线后，在步骤S31中，首先可以根据保护范围理论边界线所在的位置，在其前后位置按均匀或不均匀的间距，分别开设一定数量的钻屑孔。需要说明的是，该钻屑孔的数量和间距可以根据实际的检测精度以及检测范围的需要进行设定，并尽量涵盖理论边界区域的抽样需求。比如可以以保护范围理论边界线为中心，在巷道前后每隔5m的地方开设一个钻屑孔，总共开设20个，则相应地理论保护范围则是：以保护范围理论边界线为中心的前后50m的范围。
其中在步骤S31中，在开设每个钻屑孔的同时，将总钻孔深度均匀或不均匀的划分为多个钻孔区间。比如若总钻孔深度为10m，可以将其均匀划分为20个深度区间，则每个深度区间的长度为0.5m。在步骤S32中，收集、称量并记录在开设值每个深度区间的钻屑质量。需要说明的是，在开设钻屑孔的时候，为使获取到的每个深度区间的钻屑质量均匀的反映出与其对应的应力大小，开设钻屑孔的方向应垂直于所在巷道处的巷帮方向。
进一步地，在步骤S32中，可以将每个钻屑孔的所有深度区间的钻屑质量进行比较，比如先对20个钻屑孔中的任意一个进行分析：将钻取该钻屑孔过程中的20个长度为0.5m的深度区间钻屑质量进行对比，挑选出其中钻屑质量最大的那个深度区间。又比如若第10个深度区间的钻屑质量最大，则表示该钻屑孔处巷帮煤体在距离巷帮5米处的应力最大，也即是对应的塑性区为距离巷帮5m处位置。依次对每个钻屑孔按上述方法进行处理，可以获取到与20个钻屑孔分别对应的最大应力深度区间，从而获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。且由于所有的钻屑孔均匀的分布在理论保护范围内，因此，可以准确地确定所述保护层的保护范围实际边界线。
本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定方法，基于钻屑法，将对冲击地压影响最为直接的煤体应力变化通过钻屑质量间接反映出来，进而作为判断保护层保护效果的标准，使保护层保护范围的边界的确定更加准确和客观。
基于上述实施例的内容，结合图4和图5，作为一种可选实施例，其中，设定间距为10m，设定数量为10个，钻屑孔的孔径为42mm、孔深为15m，设定深度为0.5m。即以保护范围理论边界线为中心，在巷道前后每隔10m的地方，沿垂直于巷帮的方向开设一个钻屑孔，总共开设10个，其中，钻屑孔的开设孔径为42mm。进一步地，在开设钻屑孔时，每隔0.5m采集一次钻屑质量，总开设深度为15m，即将每个钻屑孔均匀划分为30个深度区间。
需要说明的是，虽然上述开设钻屑孔的方式是经过了诸多试验获取到的，其检测结果能够有效的完成开采保护层保护范围测定工作，但其仅能视为本发明实施例的一种具体实施方式，不作为对本发明实施例的限定。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，其中，在步骤S33中，根据不同深度区间的钻屑质量，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，包括但不限于以下步骤：
步骤S331，根据不同深度区间的钻屑质量，绘制钻屑质量变化曲线；
步骤S332，基于钻屑质量变化曲线，获取钻屑质量为最大值时的区间深度；
步骤S333，基于区间深度获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。
具体地，在步骤S32中，获取到与每个钻屑孔相对应地所有深度区间的钻屑质量后，将所记录的每个钻屑质量绘制成曲线，如图6所示，图6的横轴表示钻孔深度，单位为m；纵轴表示钻屑的质量，单位为kg，图中记录了开设某个钻屑孔所获取的与全部30个深度区间向对应地钻屑质量，可以明确的获取到位于A点处的深度区间得钻屑质量为最大，从而可以判断出A点所代表的深度区间的应力最大，由此可以获取到该钻屑孔所在位置的巷帮煤体的塑性区范围为距离巷帮7m的位置。
本发明实施例提供了一种快速确定钻屑孔所在位置的巷帮煤体的塑性区范围的方法，有效了提高了开采保护层保护范围测定的效率。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，其中，在步骤S4中，根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，确定保护层的保护范围实际边界线，包括但不限于以下步骤：
步骤S41，将所有钻屑孔以理论边界位置为中心划分为第一区域内钻屑孔和第二区域内钻屑孔；其中，第一区域为具有保护层的区域，第二区域为保护层未被开采的区域；
步骤S42，求取第二区域内所有钻屑孔的平均塑性区范围，将第一区域内钻屑孔的应力峰值与平均塑性区范围的应力峰值进行比值计算；
步骤S43，若所述比值小于设定阈值，则第一区域内钻屑孔的位置在开采保护层保护范围内；
步骤S44，依次对每个钻屑孔的应力峰值进行判断，获取所有在开采保护层保护范围内的钻屑孔位置，用于确定开采保护层保护范围的边界值。
具体地，当通过步骤S3获取到每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围后，由于所有的钻屑孔是以保护范围理论边界线为中心进行开设的，从而，在步骤S41中，可以先将所有钻屑孔以理论边界位置为中心进行划分。具体地，将位于具有保护层的区域内的第一区域内钻屑孔和位于保护层已被开采的区域内的第二区域内钻屑孔两个部分。
进一步地，在步骤S42中，可以先对位于保护层已被开采的区域内的第二区域内钻屑孔数据进行处理。假设位于已被开采的区域内的钻屑孔的数目为5个，分别获取每个钻屑孔的塑性区范围，再将所获取到的5个塑性区范围进行求平均数处理，获取到平均塑性区范围。即可以根据平均塑性区范围获取到煤体塑性区至煤壁距离。再根据弹塑性理论，基于平均塑性区范围计算出平均塑性区范围的应力峰值。进一步地，按上述方法可以分别获取位于未开采区域内每个钻屑孔的应力峰值大小。进一步地，将每个钻屑孔的应力峰值大小与平均塑性区范围的应力峰值进行比值计算。
在步骤S43中，对每个钻屑孔的应力峰值大小与平均塑性区范围的应力峰值的比值进行判断，若比值小于设定阈值(比如0.8)，则说明在保护层开采后，该比值所对应的钻屑孔处巷帮煤体的应力降低的程度是在安全的范围内。即判断出该钻屑孔的位置在开采保护层的保护范围之内的。相反地，若某个钻屑孔对应地比值大于设定阈值(比如0.8)，则表示该钻屑孔不在开采保护层的保护范围之内。
进一步地，在步骤S44中，依次将每一个钻屑孔按步骤S41-步骤S43的方法进行判断，从而可以确定出所有在开采保护层的保护范围之内的满足预设条件的钻屑孔，进而根据与筛选出的每个钻屑孔相对应的位置，确定出开采保护层保护范围的边界。
需要说明的，上述获取平均塑性区范围的方法也可以是：在被保护层中同水平任意选择保护层未开采的区域，并避开地质构造和开采影响，开设n个钻屑对比孔，并按照上述方法获取每个钻屑对比孔的塑性区至煤壁距离，并取平均值，进而获取到平均塑性区范围的应力峰值。
本发明实施例，通过设定阈值对每个钻屑孔的数据进行甄选，排除掉干扰数据，有效的提高了开采保护层保护范围测定的精准性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在步骤S42中，将第一区域内钻屑孔的应力峰值与平均塑性区范围的应力峰值进行比值计算，其计算方法可以是：
其中，k为比值量，σmax,i为第一区域内第i个钻屑孔位置的应力峰值大小，σmax为平均塑性区范围的应力峰值，f为煤层与岩层间摩擦系数，M为煤层开采厚度，β为侧压系数，
为煤体内摩擦角，x0,i为第一区域内第i个钻屑孔塑性区至煤壁距离，x0为平均塑性区范围至煤壁距离。
如图7所示，本发明实施例提供一种开采保护层保护范围测定系统，包括但不限于：定位单元701、钻屑法执行单元702和运算单元703，其中：
定位单元701，用于获取煤矿的保护层、被保护层以及保护层开采边界，并在巷道内，标注保护层的保护范围理论边界线；其中，巷道位于保护层开采边界位置的正下方的被保护层内；钻屑法执行单元702，用于以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围；运算单元703，用于根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，确定保护层的保护范围实际边界线。
具体地，首先利用定位单元701勘测获取到获取待测区域内的保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界的实际位置，并根据《安全生产标准汇编》中“AQ 1050—2008保护层开采技术规范”章节的相关规定，结合层倾角和层间距等参数确定保护层的保护范围理论边界线，并进一步地确定出保护层的已采区域和未采区域，并将上述位置进行实地标注，或者绘制成对应地采掘工程平面图。
进一步地，钻屑法执行单元702，首先利用相关作业机械布置一条进入保护层采空区域正下方的巷道，以满足相关工作人在巷道内开展测试工作。并进一步地，以定位单元701所标注出的保护范围理论边界线为中心，执行钻屑法，以获取到每个位于钻屑孔处的巷帮煤体的塑性区范围。
进一步地，运算单元703根据每个钻屑孔的巷帮煤体的塑性区范围，确定出保护层的保护范围实际边界线。
本发明实施例提供的开采保护层保护范围测定系统，通过钻屑法监测数据，反推巷道煤体内的应力峰值大小，将对冲击地压影响最为直接的煤体应力变化，作为判断保护层保护效果的准则，使得保护层保护范围的确定更加准确和客观。
图8示例了一种服务器的实体结构示意图，如图8所示，该服务器可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行如下方法：获取煤矿待测区域内保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界；在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线。其中，巷道位于被保护层内；被保护层位于保护层开采边界位置正下方。以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，标记位于巷道的巷帮上的钻屑孔，并获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，确定保护层的保护范围实际边界线。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：获取煤矿待测区域内保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界；在巷道内标注保护层的保护范围理论边界线。其中，巷道位于被保护层内；被保护层位于保护层开采边界位置正下方。以保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，标记位于巷道的巷帮上的钻屑孔，并获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。根据每个钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，确定保护层的保护范围实际边界线。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，包括：
获取煤矿待测区域内保护层位置、被保护层位置以及保护层开采边界；
在巷道内标注所述保护层的保护范围理论边界线；所述巷道位于所述被保护层内；所述被保护层位于所述保护层开采边界位置正下方；
以所述保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，标记位于所述巷道的巷帮上的钻屑孔，并获取所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围；
根据每个所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，计算被保护层的应力峰值大小，确定所述保护层的保护范围实际边界线。
2.根据权利要求1所述的开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，所述在巷道内标注所述保护层的保护范围理论边界线，包括：
获取所述煤矿待测区域的层倾角和层间距；
基于所述层倾角和层间距，获取位于所述保护层开采边界的卸压角；
根据所述卸压角在所述巷道内标注所述保护层的保护范围理论边界线。
3.根据权利要求1所述的开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，所述以所述保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，获取所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，包括：
以所述保护范围理论边界线为中心，按设定间距开设设定数量的钻屑孔；
在开设每个所述钻屑孔的过程中，按设定深度分别记录不同深度区间的钻屑质量；其中，所述钻屑孔的开设方向为垂直于巷帮方向；
根据所述不同深度区间的钻屑质量分布情况获取所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。
4.根据权利要求3所述的开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，所述设定间距为10m，所述设定数量为10个，所述钻屑孔的孔径为42mm、孔深为15m，所述设定深度为0.5m。
5.根据权利要求3所述的开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，所述根据所述不同深度区间的钻屑质量分布情况，获取所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，包括：
根据所述不同深度区间的钻屑质量，绘制钻屑质量变化曲线；
基于所述钻屑质量变化曲线，获取钻屑质量为最大值时的区间深度；
基于所述区间深度获取所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围。
6.根据权利要求5所述的开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，所述根据每个所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，确定所述保护层的保护范围实际边界线，包括：
将所有钻屑孔以理论边界位置为中心划分为第一区域内钻屑孔和第二区域内钻屑孔；其中，所述第一区域为具有所述保护层的区域，第二区域为所述保护层未被开采的区域；
求取所述第二区域内所有钻屑孔的平均塑性区范围，将所述第一区域内钻屑孔的应力峰值与所述平均塑性区范围的应力峰值进行比值计算；
若所述比值小于设定阈值，则判断出所述第一区域内钻屑孔的位置在所述开采保护层保护范围内；
依次对每个钻屑孔的应力峰值进行判断，获取所有在所述开采保护层保护范围内的钻屑孔位置，用于确定所述开采保护层保护范围的边界。
7.根据权利要求6所述的开采保护层保护范围测定方法，其特征在于，所述将所述第一区域内钻屑孔的应力峰值与所述平均塑性区范围的应力峰值进行比值计算，具体为：
其中，k为比值量；σmax,i为第一区域内第i个钻屑孔位置的应力峰值大小；σmax为平均塑性区范围的应力峰值；f为煤层与岩层间摩擦系数；M为煤层开采厚度；β为侧压系数；
为煤体内摩擦角；x0,i为第一区域内第i个钻屑孔至煤壁距离；x0为平均塑性区范围至煤壁距离。
8.一种开采保护层保护范围测定系统，其特征在于，包括：
定位单元，用于获取煤矿的保护层、被保护层以及保护层开采边界，并在巷道内，标注所述保护层的保护范围理论边界线；所述巷道位于所述保护层开采边界位置的正下方的被保护层内；
钻屑法执行单元，用于以所述保护范围理论边界线为中心，利用钻屑法，获取钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围；
运算单元，用于根据每个所述钻屑孔处巷帮煤体的塑性区范围，计算被保护层的应力峰值大小，并确定所述保护层的保护范围实际边界线。
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述开采保护层保护范围测定方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述开采保护层保护范围测定方法的步骤。
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