CN115014613B - 煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，包括：获取第一巷道与第二巷道之间的相对位置关系；根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域，监测关键区域位于第一巷道和第二巷道之间，第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧；监测第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息；监测第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息；监测监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息。基于该方法获得的前述各项信息，能够便于监测人员及时判断相邻两个巷道的围岩的稳定性发展情况，并及时对巷道围岩做出合理的支护决策。

Description

煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法

技术领域

本发明涉及煤炭开采工程技术领域，尤其涉及一种煤矿巷道围岩应力与变形的测孔布置方法及监测方法。

背景技术

深部煤炭开采需要布置大量开拓巷道、准备巷道和回采巷道，巷道布置错综复杂，具有数量多、密度大、距离近等特点，尤其是一些近距离开采煤层，其小净距巷道数量比重很大。由于深部地层赋存高地应力，同时叠加小净距巷道间的扰动应力，导致巷道围岩高应力与其低强度之间的矛盾进一步恶化，发生大变形失稳灾害的风险很高。

然而，对于小净距巷道而言，由于相邻巷道之间的应力场与变形场情况复杂，简单地对各个巷道进行独立监测难以应对这样的复杂情况，导致在基于监测结果对巷道围岩变形破坏失稳原因进行分析时，存在严重的不确定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，根据本申请实施例的提出了一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，包括：

获取第一巷道与第二巷道之间的相对位置关系；

根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域，监测关键区域位于第一巷道和第二巷道之间，第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧；

监测第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息；

监测第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息；

监测监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息。

在一种可行的实施方式中，前述根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，包括：

根据相对位置关系，确定监测断面，第一巷道的轴线方向和第二巷道的轴线方向均垂直于监测断面；

根据监测断面，确定第一巷道的第一截面和第二巷道的第二截面；

获取第一截面的第一顶点和第二截面的第二顶点；

定义第一截面沿第一顶点至第二顶点的方向，平移至第二截面的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面；或

定义第二截面沿第二顶点至第一顶点的方向，平移至第一截面的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面；

根据关键区域断面，确定监测关键区域。

在一种可行的实施方式中，前述根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，还包括：

获取第一截面的第一对称轴和第二截面的第二对称轴；

获取第一对称轴和第二对称轴之间的对称轴距离；

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下：

定义关键区域断面关于第一对称轴的对称面为第一参考断面；

根据第一参考断面，确定第一参考区域；

定义关键区域断面关于第二对称轴的对称面为第二参考断面；

根据第二参考断面，确定第二参考区域。

在一种可行的实施方式中，前述根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，还包括：

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下：

获取第一截面的第一高度中位线和第二截面的第二高度中位线；

定义关键区域断面关于第一高度中位线的对称面为第三参考断面；

根据第三参考断面，确定第一参考区域；

定义关键区域断面关于第二高度中位线的对称面为第四参考断面；

根据第四参考断面，确定第二参考区域。

在一种可行的实施方式中，前述监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息的步骤，包括：

定义第一顶点至第二顶点的方向为关键区域断面的长度方向；

在监测关键区域内，沿长度方向开设主应力测孔，主应力测孔的轴线位于关键区域断面的宽度中位线上；

在主应力测孔内间隔设置多个第一应力监测传感器；

获取各个第一应力监测传感器在主应力测孔内的第一孔深位置；

获取各个第一应力监测传感器监测的第三围岩应力值；

在监测关键区域内，沿长度方向开设主变形测孔，主变形测孔的数量为两个，每个关键区域断面的宽度三等分线上对应有一个主变形测孔的轴线；

在每个主变形测孔内间隔设置多个第一变形监测传感器；

获取各个第一变形监测传感器在主变形测孔内的第二孔深位置；

获取各个第一变形监测传感器监测的第三围岩变形值；

其中，第三围岩应力信息包括第三围岩应力值和第一孔深位置，第三围岩变形信息包括第三围岩变形值和第二孔深位置。

在一种可行的实施方式中，前述监测第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息的步骤，包括：

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一应力测孔，第一应力测孔的轴线与主应力测孔的轴线关于第一对称轴对称；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一应力测孔，第一应力测孔的轴线与主应力测孔的轴线关于第一高度中位线对称；

在第一应力测孔内间隔布置多个第二应力监测传感器；

获取各个第二应力监测传感器在第一应力测孔内的第三孔深位置；

获取各个第二应力监测传感器监测的第一围岩应力值；

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一变形测孔，第一变形测孔的数量为两个，每个主变形测孔的轴线关于第一对称轴对称于一个第一变形测孔的轴线；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一变形测孔，第一变形测孔的数量为两个，每个主变形测孔的轴线关于第一高度中位线对称于一个第一变形测孔的轴线；

在第一变形测孔内间隔布置多个第二变形监测传感器；

获取各个第二变形监测传感器在第一变形测孔内的第四孔深位置；

获取各个第二变形监测传感器监测的第一围岩变形值；

其中，第一围岩应力信息包括第一围岩应力值和第三孔深位置，第一围岩变形信息包括第一围岩变形值和第四孔深位置。

在一种可行的实施方式中，前述监测第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息的步骤，包括：

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二应力测孔，第二应力测孔的轴线与主应力测孔的轴线关于第二对称轴对称；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二应力测孔，第二应力测孔的轴线与主应力测孔的轴线关于第二高度中位线对称；

在第二应力测孔内间隔布置多个第三应力监测传感器；

获取各个第三应力监测传感器在第二应力测孔内的第五孔深位置；

获取各个第三应力监测传感器监测的第二围岩应力值；

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二变形测孔，第二变形测孔的数量为两个，每个主变形测孔的轴线关于第二对称轴对称于一个第二变形测孔的轴线；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二变形测孔，第二变形测孔的数量为两个，每个主变形测孔的轴线关于第二高度中位线对称于一个第二变形测孔的轴线；

在第二变形测孔内间隔布置多个第三变形监测传感器；

获取各个第三变形监测传感器在第二变形测孔内的第六孔深位置；

获取各个第三变形监测传感器监测的第二围岩变形值；

其中，第二围岩应力信息包括第二围岩应力值和第五孔深位置，第二围岩变形信息包括第二围岩变形值和第六孔深位置。

在一种可行的实施方式中，煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法还包括：

在第一巷道的围岩上开设第一原岩应力测孔；

在第一原岩应力测孔内布置第一原岩应力传感器，第一原岩应力传感器与第一原岩应力测孔的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m；

获取第一原岩应力传感器监测的第一原岩应力值；

在第二巷道的围岩上开设第二原岩应力测孔；

在第二原岩应力测孔内布置第二原岩应力传感器，第二原岩应力传感器与第二原岩应力测孔的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m；

获取第二原岩应力传感器监测的第二原岩应力值；

确定各个第一围岩应力值与第一原岩应力值的差值为第一扰动应力值；

确定各个第二围岩应力值与第二原岩应力值的差值为第二扰动应力值。

在一种可行的实施方式中，煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法还包括：

根据第一围岩应力值和第三孔深位置，建立第一围岩应力曲线；

根据第二围岩应力值和第五孔深位置，建立第二围岩应力曲线；

根据第一围岩应力值和第一孔深位置，建立关键区域应力曲线；

确定第一围岩应力曲线的应力数值与第二围岩应力曲线的应力数值的第一和值；

确定关键区域应力曲线的应力数值与第一和值之间的差值为巷道围岩应力叠加值；

根据巷道围岩应力叠加值和第一孔深位置，建立巷道围岩应力叠加曲线。

在一种可行的实施方式中，煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法还包括：

根据第一围岩变形值和第四孔深位置，建立第一围岩变形曲线；

根据第二围岩变形值和第六孔深位置，建立第二围岩变形曲线；

根据第三围岩变形值和第二孔深位置，建立关键区域变形曲线；

确定第一围岩变形曲线的变形数值与第二围岩变形曲线的变形数值的第二和值；

确定关键区域变形曲线的变形数值与第二和值之间的差值为巷道围岩变形叠加值；

根据巷道围岩变形叠加值和第二孔深位置，建立巷道围岩变形叠加曲线。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法通过获取第一巷道与第二巷道之间的相对位置关系；根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域，监测关键区域位于第一巷道和第二巷道之间，第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧；监测第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息；监测第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息；监测监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息，可以基于第一巷道和第二巷道之间的相对位置关系，对围岩应力监测时的监测关键区域和参考区域进行确定，由于监测关键区域位于第一巷道和第二巷道之间，因而监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息能够分别反映出第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护所产生的总体应力影响和总体变形影响；第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，从而第一参考区域内的应力情况和变形情况受第二巷道开挖支护过程的影响较小，进而第一围岩应力信息可以针对性地反映第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的应力影响，且第一围岩变形信息可以针对性地反映第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的变形影响；第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧，从而第二参考区域内的应力情况和变形情况受第一巷道开挖支护过程的影响较小，进而第二应力信息可以针对性地反映第二巷道开挖支护过程对第二巷道的围岩产生的应力影响，且第二变形信息可以针对性地反映第二巷道开挖支护过程对第二巷道的围岩产生的变形影响，进而基于获得的前述各项信息，便于监测人员及时判断相邻两个巷道的围岩的稳定性发展情况，并及时对巷道围岩做出合理的支护决策，并分析相邻两个巷道的巷道围岩破坏失稳的造成原因，提升对监测信息分析时的确定性。

附图说明

通过阅读下文示例性实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出示例性实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法的示意性流程框图；

图2为基于本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法确定的监测断面的示意性结构图；

图3为基于本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法确定的示意性测孔布置图；

图4为本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法中主应力测孔的示意性结构图；

图5为本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法中主变形测孔的示意性结构图；

图6为本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法中第二原岩应力测孔的示意性结构图；

图7为基于本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法确定的示意性应力监测效果图；

图8为基于本申请提供的一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法确定的示意性变形监测效果图。

其中，图2至图8中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10第一巷道；20第二巷道；

100第一截面；200第二截面；300关键区域断面；400第一参考断面；500第二参考断面；600第一原岩应力测孔；700第二原岩应力测孔；

110第一对称轴；210第二对称轴；310主应力测孔；320主变形测孔；410第一应力测孔；420第一变形测孔；510第二应力测孔；520第二变形测孔；710第一原岩应力传感器；

311第一应力监测传感器；321传感器光缆；322拉伸紧固件。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本申请实施例的提出了一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，如图1所示，包括：

步骤101：获取第一巷道与第二巷道之间的相对位置关系；

具体地，通过获取第一巷道和第二巷道之间的相对位置关系，可以了解到第一巷道和第二巷道在煤炭开采区域内的位置分布情况，以及第一巷道与第二巷道之间的间距情况，便于确定在开挖支护过程当中，第一巷道和第二巷道容易产生应力叠加和变形叠加的区域，以及前述两个巷道在开挖支护过程中相互干扰较小的区域。

可以理解的是，第一巷道与第二巷道之间的相对位置关系的获取方式，可以是通过巷道布置图、综合平面图等技术文件得到，具体的获取方式这里不做过多限定。

步骤102：根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域，监测关键区域位于第一巷道和第二巷道之间，第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧；

具体地，在获取了第一巷道和第二巷道之间的相对位置关系的情况下，可以进一步确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域。

其中，监测关键区域位于第一巷道和第二巷道之间，从而监测关键区域内的第一巷道的围岩和第二巷道的围岩均会同时受到第一巷道开挖支护过程的影响以及第二巷道开挖支护过程的影响，因而后续可以通过对监测关键区域内的应力情况和变形情况进行监测，得到第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对各个巷道的围岩产生的总体应力作用和总体变形作用。

第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，从而后续可通过对第一关键区域的应力情况和变形情况进行监测，便于得到第一巷道的围岩在第一巷道自身开挖支护过程当中所受到的应力作用和变形作用，且由于第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，从而第一参考区域亦会相对远离第二巷道，因而第一参考区域内的应力情况和变形情况受第二巷道开挖支护过程的影响较小，进而可以便于后续在第一参考区域内，针对性地监测第一巷道的围岩在第一巷道开挖支护过程中所受到的应力影响和变形影响。

第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧，从而后续可通过对第二关键区域的应力情况和变形情况进行监测，便于得到第二巷道的围岩在自身开挖支护过程当中所受到的应力作用和变形作用，且由于第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧，从而第二参考区域亦会相对远离第一巷道，因而第二参考区域内的应力情况和变形情况受第一巷道开挖支护过程的影响较小，进而可以便于后续在第二参考区域内，针对性地监测第二巷道的围岩在第二巷道开挖支护过程中所受到的应力影响和变形影响。

步骤103：监测第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息；

具体地，通过对第一参考区域内的第一围岩应力信息进行监测，可以利用第一围岩应力信息针对性地反映第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的应力影响，便于监测人员基于第一围岩应力信息，分析第一巷道在开挖支护过程当中对附近围岩的应力作用，进而在对第一巷道的围岩进行破坏失稳分析时，第一围岩应力信息可以极大程度上排除第二巷道开挖支护过程带来的干扰，提升分析时的确定性和准确性。

相应地，通过对第一参考区域内的第一围岩变形信息进行监测，可以利用第一围岩变形信息针对性地反映第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的变形影响，便于监测人员基于第一围岩变形信息，分析第一巷道在开挖支护过程当中对附近围岩的变形作用，进而在对第一巷道的围岩进行破坏失稳分析时，第一围岩变形信息可以极大程度上排除第二巷道开挖支护过程带来的干扰，提升分析时的确定性和准确性。

从而，后续可以基于第一围岩应力信息和第一围岩变形信息，便于监测人员判断第一巷道的围岩破坏失稳是否由自身开挖支护导致。

步骤104：监测第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息；

具体地，通过对第二参考区域内的第二围岩应力信息进行监测，可以利用第二围岩应力信息针对性地反映第二巷道开挖支护过程对第二巷道的围岩产生的应力影响，便于监测人员基于第二围岩应力信息，分析第二巷道在开挖支护过程当中对附近围岩的应力作用，进而在对第二巷道的围岩进行破坏失稳分析时，第二围岩应力信息可以极大程度上排除第一巷道开挖支护过程带来的干扰，提升分析时的确定性和准确性。

相应地，通过对第二参考区域内的第二围岩变形信息进行监测，可以利用第二围岩变形信息针对性地反映第二巷道开挖支护过程对第二巷道的围岩产生的变形影响，便于监测人员基于第二围岩变形信息，分析第二巷道在开挖支护过程当中对附近围岩的变形作用，进而在对第二巷道的围岩进行破坏失稳分析时，第二围岩变形信息可以极大程度上排除第一巷道开挖支护过程带来的干扰，提升分析时的确定性和准确性。

从而，后续可以基于第二围岩应力信息和第二围岩变形信息，便于监测人员判断第二巷道的围岩破坏失稳是否由自身开挖支护导致。

步骤105：监测监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息；

具体地，通过对监测关键区域内的第三围岩应力信息进行监测，可以利用第三围岩应力信息，反映第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对关键区域内各个巷道的围岩的总体应力影响，便于监测人员基于第三围岩应力信息，分析第一巷道的围岩和第二巷道的围岩在第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护的共同影响下所受的应力情况，并进一步结合第一围岩应力信息和第二围岩应力信息，分析由于第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护所造成的应力叠加影响。

相应地，通过对监测关键区域内的第三围岩变形信息进行监测，可以利用第三围岩变形信息，反映第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对关键区域内各个巷道的围岩的总体变形影响，便于监测人员基于第三围岩变形信息，分析第一巷道的围岩和第二巷道的围岩在第一巷道开挖支护和第二隧道开挖支护的共同影响下所产生的变形情况，并进一步结合第一围岩变形信息和第二围岩变形信息，分析由于第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护所造成的变形叠加影响。

需要说明的是，在得到前述各个围岩应力信息和围岩变形信息的情况下，以对第一巷道的围岩进行破坏失稳分析时为例，监测人员可以通过分析第一围岩应力信息和第一围岩变形信息，判断由第一巷道自身开挖支护所引起的围岩应力值和变形值是否存在异常，并通过分析第三围岩应力信息和第三围岩变形信息，判断由第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护共同引起的围岩应力值和变形值是否存在异常。

如由第一巷道自身开挖支护所引起的围岩应力值和变形值存在异常，且第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护共同引起的围岩应力值和变形值相对稳定，则可以确定第一巷道的围岩失稳破坏是由于第一巷道自身开挖支护所导致的；相应地，如由第一巷道自身开挖支护所引起的围岩应力值和变形值相对稳定，且第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护共同引起的围岩应力值和变形值存在异常，则可以确定第一巷道的围岩失稳破坏是由于第二巷道开挖支护产生的扰动作用导致的；如由第一巷道自身开挖支护所引起的围岩应力值和变形值存在异常，且第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护共同引起的围岩应力值和变形值也存在异常，则可以确定第一巷道的围岩失稳破坏是由于第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护共同导致的。

同理，在对第二巷道的围岩进行破坏失稳分析时，可以通过分析第二围岩应力信息、第二围岩变形信息、第三围岩应力信息和第三围岩变形信息，确定第二巷道的围岩破坏失稳的原因。

可以理解的是，前述各个围岩应力信息至少包含相应区域内的围岩所受的应力值，前述各个围岩变形信息至少包含相应区域内的围岩产生的变形值信息，相应地，监测围岩应力信息和围岩变形信息的方式可以为但不限于，在前述各个区域内布置应力监测传感器和变形监测传感器。

同时，结合围岩破坏失稳分析时的具体分析项目，前述各个围岩应力信息和各个围岩变形信息亦可以包括其它内容。例如，在围岩破坏失稳分析时，如需要考虑应力值和变形值随开挖支护时间的变化情况，以对围岩破坏失稳的时间进行预测，围岩应力信息亦可以包括测得的应力值所对应的监测时间，且围岩变形信息亦可以包括测得的变形值所对应的监测时间；或是在围岩破坏失稳分析时，如需要考虑应力值和变形值在相应区域内的分布情况，以对围岩破坏失稳的高风险位置进行确定，围岩应力信息亦可以包括测得的应力值所对应的位置信息，且围岩变形信息亦可以包括测得的变形值所对应的位置信息。

综上，本申请实施例提出的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，在对相邻的两个巷道进行围岩应力与变形监测时，通过对监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的确定及对前述区域采取应力和变形监测，可以得到相应的围岩应力信息和围岩变形信息，在后续对各个巷道的围岩进行破坏失稳分析时，便于监测人员利用前述相应参考区域内监测到的围岩应力信息和围岩变形信息，判断相应巷道的围岩破坏失稳是否由该巷道自身开挖支护导致，并利用前述监测关键区域内监测到的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息，判断相应巷道的围岩破坏失稳是否由相邻巷道开挖支护导致，从而提升监测信息的针对性，进而提高对监测信息分析时的确定性以及对巷道的围岩破坏失稳原因分析时的准确性，为监测人员对巷道围岩做出相应地支护决策提供数据支撑。

在一些示例中，前述根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，包括：

根据相对位置关系，确定监测断面，第一巷道的轴线方向和第二巷道的轴线方向均垂直于监测断面；

根据监测断面，确定第一巷道的第一截面100和第二巷道的第二截面200；

获取第一截面100的第一顶点和第二截面200的第二顶点；

定义第一截面100沿第一顶点至第二顶点的方向，平移至第二截面200的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面300；或

定义第二截面200沿第二顶点至第一顶点的方向，平移至第一截面100的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面300；

根据关键区域断面300，确定监测关键区域。

具体地，在根据第一巷道和第二巷道之间的相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的过程中，可以根据相对位置关系，确定监测断面。

可以理解的是，在对巷道的围岩进行应力监测和/或变形监测时，通常需要在相应巷道的围岩上开设测孔，并在测孔内设置相应的应力监测传感器或变形监测传感器以监测围岩的应力信息和变形信息，为了避免沿巷道轴线方向上围岩岩体的性质差异造成的监测误差，通常会选取垂直于巷道轴线方向的岩体断面作为监测断面。

从而，可以根据第一巷道和第二巷道之间的相对位置关系，在第一巷道的轴线方向能够平行于第二巷道的轴线方向的岩体区段内选取监测断面，以令第一巷道的轴向方向和第二巷道的轴线方向均垂直于监测断面，便于提高监测到的信息可靠性。

如图2所示，在监测断面确定的情况下，监测断面内会包含由第一巷道在监测断面内的巷道断面，也即第一截面100，并包含第二巷道在监测断面内的巷道断面，也即第二截面200，进一步获取第一截面100的第一顶点和第二截面200的第二顶点，以为后续监测关键区域的确定提供几何参考。

可以理解的是，巷道多为拱形，前述顶点也即相应巷道的截面对应拱顶的位置点。

如图2所示，同一煤炭开采区域内的多条巷道，通常结构参数一致度较高，从而第一截面100和第二截面200可以视作全等图形，因而通过几何图形平移的方式，将第一截面100沿第一顶点至第二顶点的方向平移，可以与第二截面200重合，进而通过定义第一截面100沿第一顶点至第二顶点的方向，平移至第二截面200的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面300，可以理解的是，关键区域断面300位于第一截面100和第二截面200之间。

进而在确定了关键区域断面300的情况下，可以根据关键区域断面300，进一步确定监测关键区域，从而得到位于第一巷道和第二巷道之间的监测关键区域，并且，第一巷道开挖支护过程对围岩产生的应力与变形影响，和第二巷道开挖支护过程对围岩产生的应力与变形影响，会在监测关键区域内形成显著叠加，便于在监测关键区域内监测第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对各个巷道的围岩产生的总体应力作用和总体变形作用。

不难理解，关键区域断面300相当于监测关键区域在监测断面内的区域断面，从而可以将关键区域断面300沿第一巷道或第二巷道的轴线方向进行一定长度的延伸，以得到监测关键区域，前述延伸的长度可以根据后续布置的测孔的直径确定。

在一些示例中，前述根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，还包括：

获取第一截面100的第一对称轴110和第二截面200的第二对称轴210；

获取第一对称轴110和第二对称轴210之间的对称轴距离；

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下：

定义关键区域断面300关于第一对称轴110的对称面为第一参考断面400；

根据第一参考断面400，确定第一参考区域；

定义关键区域断面300关于第二对称轴210的对称面为第二参考断面500；

根据第二参考断面500，确定第二参考区域。

具体地，在确定了监测关键区域的情况下，可以在第一巷道和第二巷道之间的相对位置关系的基础上，进一步结合监测关键区域，确定第一参考区域和第二参考区域。

如图2所示，获取第一截面100的第一对称轴110和第二截面200的第二对称轴210，并获取第一对称轴110和第二对称轴210之间的对称轴距离，在前述对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，可以定义关键区域断面300关于第一对称轴110的对称面为第一参考断面400，从而令第一参考断面400能够位于第一截面100远离关键区域断面300的一侧，并定义关键区域断面300关于第二对称轴210的对称面为第二参考断面500，相应地令第二参考断面500位于第二截面200远离关键区域断面300的一侧，进而根据第一参考断面400确定第一参考区域，并根据第二参考断面500确定第二参考区域，可使第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，降低第二巷道开挖支护过程对第一参考区域内的应力影响和变形影响，并使第二参考区域位于第二巷道远离监测关键区域的一侧，降低第一巷道开挖支护过程对第二参考区域内的应力影响和变形影响，进而提高第一围岩应力信息、第二围岩应力信息、第一围岩变形信息和第二围岩变形信息的针对性。

同时，由于前述各个参考区域均与监测关键区域之间具备良好的位置对称性，相应地可以提升参考区域内的围岩应力信息与监测关键区域内的围岩应力信息之间的位置对称性，以及参考区域内的围岩变形信息与监测关键区域内的围岩变形信息之间的位置对称性，便于后续将参考区域内监测到的信息与监测关键区域内监测到的信息进行比对分析，有利于深入分析第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对巷道围岩产生的应力叠加影响和变形叠加影响。

可以理解的是，由于第一巷道的结构参数与第二巷道的结构参数一致，因而第一巷道的巷道跨度等于第二巷道的巷道跨度，从而对称轴距离可以与第一巷道的巷道跨度进行对比，或与第二巷道的巷道跨度进行对比，以确定对称轴距离是否大于或等于巷道跨度。

在一些示例中，前述根据相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，还包括：

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下：

获取第一截面100的第一高度中位线和第二截面200的第二高度中位线；

定义关键区域断面300关于第一高度中位线的对称面为第三参考断面；

根据第三参考断面，确定第一参考区域；

定义关键区域断面300关于第二高度中位线的对称面为第四参考断面；

根据第四参考断面，确定第二参考区域。

具体地，在第一对称轴110和第二对称轴210之间的对称轴距离小于巷道跨度的情况下，说明第一巷道和第二巷道之间的水平距离较小，如以第一对称轴110和第二对称轴210为参照进行第一参考断面400和第二参考断面500的确定，难以令第一参考区域和第二参考区域分别远离监测关键区域，从而可以获取第一截面100的第一高度中位线和第二截面200的第二高度中位线。

可以理解的是，第一高度中位线也即第一巷道的高度中位面与监测断面的交线，第二高度中位线也即第二巷道的高度中位面与监测断面的交线。

进一步定义关键区域断面300关于第一高度中位线的对称面为第三参考断面，并定义关键区域断面300关于第二高度中位线的对称面为第四参考断面，相应地，可以令第三参考断面位于第一截面100远离关键区域断面300的一侧，并令第四参考断面位于第二截面200远离关键区域断面300的一侧，进而根据三参考断面确定第一参考区域，并根据第四参考断面确定第二参考区域，以保证第一参考区域位于第一巷道远离监测关键区域的一侧，并保证第二参考区域位于第二巷道远离关键区域的一侧。

在一些示例中，前述监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息的步骤，包括：

定义第一顶点至第二顶点的方向为关键区域断面300的长度方向；

在监测关键区域内，沿长度方向开设主应力测孔310，主应力测孔310的轴线位于关键区域断面300的宽度中位线上；

在主应力测孔310内间隔设置多个第一应力监测传感器311；

获取各个第一应力监测传感器311在主应力测孔310内的第一孔深位置；

获取各个第一应力监测传感器311监测的第三围岩应力值；

在监测关键区域内，沿长度方向开设主变形测孔320，主变形测孔320的数量为两个，每个关键区域断面300的宽度三等分线上对应有一个主变形测孔320的轴线；

在每个主变形测孔320内间隔设置多个第一变形监测传感器；

获取各个第一变形监测传感器在主变形测孔320内的第二孔深位置；

获取各个第一变形监测传感器监测的第三围岩变形值；

其中，第三围岩应力信息包括第三围岩应力值和第一孔深位置，第三围岩变形信息包括第三围岩变形值和第二孔深位置。

具体地，如图3所示，为了对监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息进行监测，可以在监测关键区域内布置主应力测孔310和主变形测孔320，可通过定义第一顶点至第二顶点的方向为关键区域断面300的长度方向，并以前述长度方向作为主应力测孔310和主变形测孔320的布置方向的基本参考。

可以理解的是，与前述长度方向相对应，关键区域断面300的宽度方向垂直于前述长度方向，并且，由于关键区域断面300通过几何图形平移的方式形成的，且平移方向平行于长度方向，因而关键区域断面300沿前述长度方向上各个位置的宽度相等。

进而，如图3所示，可在监测关键区域内，沿前述长度方向开设主应力测孔310，且令主应力测孔310的轴线位于关键区域断面300的宽度中位线上，在主应力测孔310内间隔地设置多个第一应力监测传感器311以监测第三围岩应力值，从而保证主应力测孔310能够同时穿过监测关键区域内的第一巷道的围岩和第二巷道的围岩，并且能够与监测关键区域具有较高的对中性，保证第一应力监测传感器311测得的第三围岩应力值能够极大程度上地反映出第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对关键区域内各个巷道的围岩的总体应力影响。

同时，在监测关键区域内，沿前述长度方向开设两个主变形测孔320，且每个关键区域断面300的宽度三等分线上对应有一个主变形测孔320的轴线，也即令每个主变形测孔320的轴线位于一个关键区域断面300的宽度三等分位置，从而两个主变形测孔320形成关于主应力测孔310对称布置，并在各个主变形测孔320内间隔设置多个第一变形监测传感器以监测第三围岩变形值，从而保证两个主变形测孔320均能够同时穿过监测关键区域内的第一巷道的围岩和第二巷道的围岩，且令两个主变形测孔320之间具有良好的对称性，保证第一变形监测传感器测得的第三围岩变形值能够极大程度上地反映出第一巷道开挖支护过程和第二巷道开挖支护过程对关键区域内各个巷道的围岩的总体变形影响。

为了便于分析围岩可能发生破坏失稳的位置，第三围岩应力信息包括第三围岩应力值和第一应力监测传感器311在主应力测孔310内的第一孔深位置，第三围岩变形信息包括第三围岩变形值和第一变形监测传感器在主变形测孔320内的第二孔深位置，通过获取各个第一应力监测传感器311的第一孔深位置和监测到的第三围岩应力值，可以得到第三围岩应力信息，且通过获取各个第一变形监测传感器的第二孔深位置和监测到的第三围岩变形值，可以得到第三围岩变形信息，进而便于监测人员根据第三围岩应力信息和第三围岩变形信息，分析围岩应力和围岩变形随岩体位置的变化规律。

在一些示例中，前述监测第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息的步骤，包括：

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一应力测孔410，第一应力测孔410的轴线与主应力测孔310的轴线关于第一对称轴110对称；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一应力测孔410，第一应力测孔410的轴线与主应力测孔310的轴线关于第一高度中位线对称；

在第一应力测孔410内间隔布置多个第二应力监测传感器；

获取各个第二应力监测传感器在第一应力测孔410内的第三孔深位置；

获取各个第二应力监测传感器监测的第一围岩应力值；

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一变形测孔420，第一变形测孔420的数量为两个，每个主变形测孔320的轴线关于第一对称轴110对称于一个第一变形测孔420的轴线；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第一参考区域内，布置第一变形测孔420，第一变形测孔420的数量为两个，每个主变形测孔320的轴线关于第一高度中位线对称于一个第一变形测孔420的轴线；

在第一变形测孔420内间隔布置多个第二变形监测传感器；

获取各个第二变形监测传感器在第一变形测孔420内的第四孔深位置；

获取各个第二变形监测传感器监测的第一围岩变形值；

其中，第一围岩应力信息包括第一围岩应力值和第三孔深位置，第一围岩变形信息包括第一围岩变形值和第四孔深位置。

具体地，如图3所示，为了对第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息进行监测，可以在第一参考区域内布置第一应力测孔410和第一变形测孔420。其中，在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，由于第一参考区域与监测关键区域关于第一对称轴110对称，因而可以令第一应力测孔410的轴线与主应力测孔310的轴线关于第一对称轴110对称；相应地，在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，由于第一参考区域与监测关键区域关于第一高度中位线对称，因而可以令第一应力测孔410的轴线与主应力测孔310的轴线关于第一高度中位线对称。进而，可以进一步提高第一围岩应力信息和第三围岩应力信息之间的位置对称性，便于将第一围岩应力信息和第三围岩应力信息进行比对分析。

第一变形测孔420的数量可以与主变形测孔320的数量相等且均为两个，在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，可以令第一变形测孔420的轴线与主变形测孔320的轴线关于第一对称轴110对称，且每个主变形测孔320的轴线关于第一对称轴110对称于一个第一变形测孔420的轴线；在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，可以令第一变形测孔420的轴线与主变形测孔320的轴线关于第一高度中位线对称，且每个主变形测孔320的轴线关于第一高度中位线对称于一个第一变形测孔420的轴线。从而，可以形成第一变形测孔420与主变形测孔320之间的一一对应，进一步提高第一围岩变形信息和第三围岩变形信息之间的位置对称性，便于将第一围岩变形信息和第三围岩变形信息进行比对分析。

进一步地，可在第一应力测孔410内间隔布置多个第二应力监测传感器以监测第一围岩应力值，并在第一变形测孔420内间隔布置多个第二变形监测传感器以监测第一围岩变形值，为了便于分析围岩可能发生破坏失稳的位置，第一围岩应力信息可以包括第一围岩应力值和第二应力监测传感器在第一应力测孔410内的第三孔深位置，第一围岩变形信息可以包括第一围岩变形值和第二变形监测传感器在第一变形测孔420内的第四孔深位置，从而通过获取各个第二应力监测传感器的第三孔深位置和监测到的第一围岩应力值，可以得到第一围岩应力信息，并通过获取各个第二变形监测传感器的第四孔深位置和监测到的第一围岩变形值，可以得到第一围岩变形信息，进而便于监测人员根据第一围岩应力信息和第一围岩变形信息，分析围岩应力和围岩变形随岩体位置的变化规律。

在一些示例中，前述监测第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息的步骤，包括：

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二应力测孔510，第二应力测孔510的轴线与主应力测孔310的轴线关于第二对称轴210对称；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二应力测孔510，第二应力测孔510的轴线与主应力测孔310的轴线关于第二高度中位线对称；

在第二应力测孔510内间隔布置多个第三应力监测传感器；

获取各个第三应力监测传感器在第二应力测孔510内的第五孔深位置；

获取各个第三应力监测传感器监测的第二围岩应力值；

在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二变形测孔520，第二变形测孔520的数量为两个，每个主变形测孔320的轴线关于第二对称轴210对称于一个第二变形测孔520的轴线；或

在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在第二参考区域内，布置第二变形测孔520，第二变形测孔520的数量为两个，每个主变形测孔320的轴线关于第二高度中位线对称于一个第二变形测孔520的轴线；

在第二变形测孔520内间隔布置多个第三变形监测传感器；

获取各个第三变形监测传感器在第二变形测孔520内的第六孔深位置；

获取各个第三变形监测传感器监测的第二围岩变形值；

其中，第二围岩应力信息包括第二围岩应力值和第五孔深位置，第二围岩变形信息包括第二围岩变形值和第六孔深位置。

具体地，如图3所示，为了对第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息进行监测，可以在第二参考区域内布置第二应力测孔510和第二变形测孔520。其中，在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，由于第二参考区域与监测关键区域关于第二对称轴210对称，因而可以令第二应力测孔510的轴线与主应力测孔310的轴线关于第二对称轴210对称；相应地，在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，由于第二参考区域与监测关键区域关于第二高度中位线对称，因而可以令第二应力测孔510的轴线与主应力测孔310的轴线关于第二高度中位线对称。进而，可以进一步提高第二围岩应力信息和第三围岩应力信息之间的位置对称性，便于将第一围岩应力信息和第三围岩应力信息进行比对分析。

第二变形测孔520的数量可以与主变形测孔320的数量相等且均为两个，在对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，可以令第二变形测孔520的轴线与主变形测孔320的轴线关于第二对称轴210对称，且每个主变形测孔320的轴线关于第二对称轴210对称于一个第二变形测孔520的轴线；在对称轴距离小于巷道跨度的情况下，可以令第二变形测孔520的轴线与主变形测孔320的轴线关于第二高度中位线对称，且每个主变形测孔320的轴线关于第二高度中位线对称于一个第二变形测孔520的轴线。从而，可以形成第二变形测孔520与主变形测孔320之间的一一对应，进一步提高第二围岩变形信息和第三围岩变形信息之间的位置对称性，便于将第二围岩变形信息和第三围岩变形信息进行比对分析。

进一步地，可在第二应力测孔510内间隔布置多个第三应力监测传感器以监测第二围岩应力值，并在第二变形测孔520内间隔布置多个第三变形监测传感器以监测第二围岩变形值，为了便于分析围岩可能发生破坏失稳的位置，第二围岩应力信息可以包括第二围岩应力值和第三应力监测传感器在第二应力测孔510内的第五孔深位置，第二围岩变形信息可以包括第二围岩变形值和第三变形监测传感器在第二变形测孔520内的第六孔深位置，从而通过获取各个第三应力监测传感器的第五孔深位置和监测到的第二围岩应力值，可以得到第二围岩应力信息，并通过获取各个第三变形监测传感器的第六孔深位置和监测到的第二围岩变形值，可以得到第二围岩变形信息，进而便于监测人员根据第二围岩应力信息和第二围岩变形信息，分析围岩应力和围岩变形随岩体位置的变化规律。

需要说明的是，在实际应用中，如图4所示，参考主应力测孔310中第一应力监测传感器311的布置情况，上述任一项实施例中提到的应力监测传感器间隔均匀地布置于相应的应力测孔内，且布置数量不小于5个，且布置密度小于2m/个；上述任一项实施例中提到的变形监测传感器间隔均匀地布置于相应的变形测孔内，且布置数量不小于10个，布置密度小于1m/个。

同时，如图5所示，参考主变形测孔320中第一变形监测传感器的布置情况，为了提高变形监测传感器对围岩变形值的监测效果，同一变形测孔内的多个变形监测传感器可以利用传感器光缆321连接，且多个变形监测传感器间隔均匀地分布在传感器光缆321上，传感器光缆321设置于变形测孔内，且传感器光缆321的两端均利用拉伸紧固件322施加20kg的初始拉力。

在一些示例中，煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法还包括：

在第一巷道的围岩上开设第一原岩应力测孔600；

在第一原岩应力测孔600内布置第一原岩应力传感器710，第一原岩应力传感器710与第一原岩应力测孔600的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m；

获取第一原岩应力传感器710监测的第一原岩应力值；

在第二巷道的围岩上开设第二原岩应力测孔700；

在第二原岩应力测孔700内布置第二原岩应力传感器，第二原岩应力传感器与第二原岩应力测孔700的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m；

获取第二原岩应力传感器监测的第二原岩应力值；

确定各个第一围岩应力值与第一原岩应力值的差值为第一扰动应力值；

确定各个第二围岩应力值与第二原岩应力值的差值为第二扰动应力值。

具体地，如图3和图6所示，通过在第一巷道的围岩上开设第一原岩应力测孔600，并在第一原岩应力测孔600内布置第一原岩应力传感器710，进一步设置第一原岩应力传感器710与第一原岩应力测孔600的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m，可以令第一原岩应力传感器710的位置相对远离第一巷道的轮廓，进而降低第一巷道开挖支护过程对第一原岩应力传感器710的监测影响，令第一原岩应力传感器710监测到的第一原岩应力值能够更为准确地反映第一巷道的围岩所受的地应力大小，进而可将各个第二应力监测传感器监测的第一围岩应力值减去第一原岩应力值，得到第一扰动应力值，第一扰动应力值即为第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的应力值。

相应地，通过在第二巷道的围岩上开设第二原岩应力测孔700，并在第二原岩应力测孔700内布置第二原岩应力传感器，进一步设置第二原岩应力传感器与第二原岩应力测孔700的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m，可以令第二原岩应力传感器的位置相对远离第二巷道的轮廓，进而降低第二巷道开挖支护过程对第二原岩应力传感器的监测影响，令第二原岩应力传感器监测到的第二原岩应力值能够更为准确地反映第二巷道的围岩所受的地应力大小，进而可将各个第二应力监测传感器监测的第二围岩应力值减去第二原岩应力值，得到第二扰动应力值，第二扰动应力值即为第二巷道开挖支护过程对第二巷道的围岩产生的应力值。

进而，可以进一步根据第一扰动应力值和第三孔深位置，建立第一扰动应力曲线，以利用第一扰动应力曲线，更加直观地展现第一扰动应力值随第三孔深位置的变化规律，便于监测人员进一步进行第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩的应力影响分析。相应地，可以进一步根据第二扰动应力值和第五孔深位置，建立第二扰动应力曲线，以利用第二扰动应力曲线，更加直观地展现第二扰动应力值随第五孔深位置的变化规律，便于监测人员进一步进行第二巷道开挖支护过程对第二巷道的围岩的应力影响分析。

其中，第一原岩应力传感器710的数量和第二原岩应力传感器的数量均为1个。各个原岩应力测孔沿相应巷道轮廓方向上的布置位置可以灵活选取，且各个原岩应力测孔的孔深可以根据工程岩体分级标准，结合相应巷道的围岩的质量级别确定，如I～III级围岩的原岩应力测孔孔深不低于巷道3倍巷道跨度，IV～V级围岩的原岩应力测孔孔深不低于巷道5倍巷道跨度。

需要说明的是，在实际应用中，上述任一项实施例中提到测孔在完成相应传感器安装后，可以通过注浆的方式，实现传感器与巷道的围岩之间的紧密接触，并固定传感器在测孔内的位置，提高监测结果的准确性和可靠性。同时，注浆采用的浆液材料的力学性质应与巷道的围岩的力学性质保持较高的一致性，且浆液材料可以具备早强和强膨胀性特点，以保证注浆效果。

可以理解的是，如前所述，第一围岩应力信息可以反映第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的应力影响，由于第二应力监测传感器沿第一应力测孔410的孔深方向间隔分布，因而至少部分的第二应力传感器监测到的第一围岩应力值会同时涵盖第一扰动应力值和第一原岩应力值，从而仅凭第一围岩应力值，难以确定第一巷道开挖支护过程对第一巷道的围岩产生的扰动应力值的具体大小，进而通过利用第一原岩应力传感器710针对性地监测第一原岩应力值，可以结合第一围岩应力值，对第一扰动应力值进行确定。同理，第二巷道一侧的情况与第一巷道一侧的情况相近，这里不再赘述。

在一些示例中，煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法还包括：

根据第一围岩应力值和第三孔深位置，建立第一围岩应力曲线；

根据第二围岩应力值和第五孔深位置，建立第二围岩应力曲线；

根据第三围岩应力值和第一孔深位置，建立关键区域应力曲线；

确定第一围岩应力曲线的应力数值与第二围岩应力曲线的应力数值的第一和值；

确定关键区域应力曲线的应力数值与第一和值之间的差值为巷道围岩应力叠加值；

根据巷道围岩应力叠加值和第一孔深位置，建立巷道围岩应力叠加曲线。

具体地，可以根据第一围岩应力值和第三孔深位置，建立第一围岩应力曲线，以利用第一围岩应力曲线直观地展示第一围岩应力值随第三孔深位置的变化规律，相应地根据第二围岩应力值和第五孔深位置，建立第二围岩应力曲线，以利用第二围岩应力曲线直观地展示第二围岩应力值随第五孔深位置的变化规律，便于监测人员根据前述各个围岩应力曲线，分析相应巷道的围岩应力受自身开挖支护过程的影响情况。

同时，可以理解的是，由于第二应力监测传感器和第三应力监测传感器是间隔布置的，从而第一围岩应力值、第二围岩应力值、第三孔深位置和第五孔深位置是散点值，而第一围岩应力曲线和第二围岩应力曲线是连续的，从而可以利用第一围岩应力曲线的应力数值和第二围岩应力曲线的应力数值，确定任一孔深位置的应力值大小，实现对相应的应力测孔中无传感器位置的应力值预测。

进一步地，还可以根据第三围岩应力值和第一孔深位置，建立关键区域应力曲线，以利用关键区域应力曲线直观地展示第三围岩应力值随第一孔深位置的变化规律，便于监测人员根据关键区域应力曲线，分析在第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护的影响下，各个巷道的围岩所受的应力情况。

并且，通过确定所述第一围岩应力曲线的应力数值与所述第二围岩应力曲线的应力数值的第一和值，并确定关键区域应力曲线的应力数值与第一和值之间的差值为巷道围岩应力叠加值，可以利用巷道围岩应力叠加值反映因第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护产生的各个巷道的围岩的应力叠加值，进而根据巷道围岩应力叠加值和第一孔深位置，建立巷道围岩应力叠加曲线，便于监测人员根据巷道围岩应力叠加曲线，分析第一巷道开挖支护所产生的围岩应力和第二巷道开挖支护所产生的围岩应力的应力叠加值对各个巷道的围岩影响情况。

示例性地，如图7所示，图7中横坐标表示孔深位置，单位为m；纵坐标表示应力值，单位为MPa；曲线CS2为第一围岩应力曲线，曲线CS4为第二围岩应力曲线，CS1为第一原岩应力曲线，曲线CS3为第二原岩应力曲线，CS5为关键区域应力曲线，CS6为巷道围岩应力叠加曲线。

其中，第一原岩应力传感器710的数量和第二原岩应力传感器的数量均为1个，从而第一原岩应力值和第二原岩应力值不随孔深位置变化而发生改变，进而可以根据第一原岩应力值和第三孔深位置，得到平行于横坐标的第一原岩应力曲线，并根据第二原岩应力值和第五孔深位置，得到平行于横坐标的第二原岩应力曲线。

结合图7进行分析，可以看出，在第一参考区域内，随着孔深位置的增大，第一围岩应力曲线会不断接近第一原岩应力曲线，也即表明，在孔深位置大于一定值的情况下，第一巷道10开挖支护对第一巷道10的围岩造成的应力影响会消失，第一巷道10的围岩所受的应力趋于稳定，并仅受地应力的影响，相应的孔深位置可认为是第一巷道10开挖支护过程对第一巷道10的围岩产生的应力扰动分界位置，图7中BS1即为第一巷道10的扰动应力分界线。同理，BS2为第二巷道20的扰动应力分界线。

在监测关键区域内，第一巷道10的围岩和第二巷道20的围岩由于受到第一巷道10开挖支护过程以及第二巷道20开挖支护过程的共同影响，因而关键区域应力曲线会形成两个峰值，其中一个峰值靠近第一参考区域，另一个峰值靠近第二参考区域。巷道围岩应力叠加曲线在第三孔深位置的中段形成峰值，表明第一巷道10开挖支护和第二巷道20开挖支护产生的应力叠加值，往往会在监测关键区域的中间位置形成最大叠加，在第三孔深位置靠近于第一巷道10或第二巷道20时，由于第一巷道10和第二巷道20之间的相互影响削弱，巷道围岩应力叠加值会逐渐降低并趋于平缓，进而可以得到第二巷道20对第一巷道10的应力扰动分界线BS3，以及第一巷道10对第二巷道20的应力扰动分界线BS4，BS3与BS4之间的区段中各个巷道的围岩破坏失稳主要受第一巷道10开挖支护过程以及第二巷道20开挖支护过程的共同影响，BS3远离BS4一侧的区段中巷道的围岩破坏失稳主要受第一巷道10自身开挖支护的影响，且BS4远离BS3一侧的区段中巷道的围岩破坏失稳主要受第二巷道20自身开挖支护的影响。

在一些示例中，煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法还包括：

根据第一围岩变形值和第四孔深位置，建立第一围岩变形曲线；

根据第二围岩变形值和第六孔深位置，建立第二围岩变形曲线；

根据第三围岩变形值和第二孔深位置，建立关键区域变形曲线；

确定第一围岩变形曲线的变形数值与第二围岩变形曲线的变形数值的第二和值；

确定关键区域变形曲线的变形数值与第二和值之间的差值为巷道围岩变形叠加值；

根据巷道围岩变形叠加值和第二孔深位置，建立巷道围岩变形叠加曲线。

具体地，可以根据第一围岩变形值和第四孔深位置，建立第一围岩变形曲线，以利用第一围岩变形曲线直观地展示第一围岩变形值随第四孔深位置的变化规律，相应地根据第二围岩变形值和第六孔深位置，建立第二围岩变形曲线，以利用第二围岩变形曲线直观地展示第二围岩变形值随第六孔深位置的变化规律，便于监测人员根据前述各个围岩变形曲线，分析相应巷道的围岩变形受自身开挖支护过程的影响情况。

同时，可以理解的是，由于第二变形监测传感器和第三变形监测传感器是间隔布置的，从而第一围岩变形值、第二围岩变形值、第四孔深位置和第六孔深位置是散点值，而第一围岩变形曲线和第二围岩变形曲线是连续的，从而可以利用第一围岩变形曲线的变形数值和第二围岩变形曲线的变形数值，确定任一孔深位置的变形值大小，实现对相应的变形测孔中无传感器位置的变形值预测。

进一步地，还可以根据第三围岩变形值和第二孔深位置，建立关键区域变形曲线，以利用关键区域变形曲线直观地展示第三围岩变形值随第二孔深位置的变化规律，便于监测人员根据关键区域变形曲线，分析在第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护的影响下，各个巷道的围岩所受的变形情况。

并且，通过确定所述第一围岩变形曲线的变形数值与所述第二围岩变形曲线的变形数值的第二和值，并确定关键区域变形曲线的变形数值与第二和值之间的差值为巷道围岩变形叠加值，可以利用巷道围岩变形叠加值反映因第一巷道开挖支护和第二巷道开挖支护产生的各个巷道的围岩的变形叠加值，进而根据巷道围岩变形叠加值和第二孔深位置，建立巷道围岩变形叠加曲线，便于监测人员根据巷道围岩变形叠加曲线，分析第一巷道开挖支护所产生的围岩变形和第二巷道开挖支护所产生的围岩变形的变形叠加值对各个巷道的围岩影响情况。

示例性地，如图8所示，图8中横坐标表示孔深位置，单位为m；纵坐标表示应变值，以利用应变值表征围岩的变形值；曲线CB1为第一围岩变形曲线，曲线CB2为第二围岩变形曲线，CB3为关键区域变形曲线，CB4为巷道围岩变形叠加曲线。

需要说明的是，由于前述各个区域内的变形测孔的数量为两个，可以取同一区域内两个变形测孔中的其中一个变形测孔内得到的围岩变形值及相应孔深位置建立变形曲线。

结合图8进行分析，可以看出，在第一参考区域内，随着孔深位置的增大，第一围岩变形曲线会逐渐降低，也即表明，在孔深位置大于一定值的情况下，第一巷道10开挖支护对第一巷道10的围岩造成的变形影响会消失，第一巷道10的围岩产生的变形趋于稳定直至为0，应变值为0时的孔深位置可以视作第一巷道10的围岩的损伤破裂区与弹性区的分界位置，图8中BB1即为第一巷道10的围岩的损伤破裂区与弹性区的分界线。同理，BB2为第二巷道20的围岩的损伤破裂区与弹性区的分界线。

在监测关键区域内，第一巷道10的围岩和第二巷道20的围岩由于受到第一巷道10开挖支护过程以及第二巷道20开挖支护过程的共同影响，因而关键区域变形曲线上各个孔深位置的应变值总体较大。巷道围岩变形叠加曲线在第四孔深位置的中段形成峰值，表明第一巷道10开挖支护和第二巷道20开挖支护产生的变形叠加值，往往会在监测关键区域的中间位置形成最大叠加，在第四孔深位置靠近于第一巷道10或第二巷道20时，由于第一巷道10和第二巷道20之间的相互影响削弱，巷道围岩变形叠加值会逐渐降低并趋于平缓，进而可以得到第二巷道20对第一巷道10的变形扰动分界线BB3，以及第一巷道10对第二巷道20的变形扰动分界线BB4，BB3与BB4之间的区段中各个巷道的围岩破坏失稳主要受第一巷道10开挖支护过程以及第二巷道20开挖支护过程的共同影响，BB3远离BB4一侧的区段中巷道的围岩破坏失稳主要受第一巷道10自身开挖支护的影响，且BB4远离BB3一侧的区段中巷道的围岩破坏失稳主要受第二巷道20自身开挖支护的影响。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，包括：

获取第一巷道与第二巷道之间的相对位置关系；

根据所述相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域，所述监测关键区域位于所述第一巷道和所述第二巷道之间，所述第一参考区域位于所述第一巷道远离所述监测关键区域的一侧，所述第二参考区域位于所述第二巷道远离所述监测关键区域的一侧；

监测所述第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息；

监测所述第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息；

监测所述监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息；

所述根据所述相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，包括：

根据所述相对位置关系，确定监测断面，所述第一巷道的轴线方向和所述第二巷道的轴线方向均垂直于所述监测断面；

根据所述监测断面，确定所述第一巷道的第一截面和所述第二巷道的第二截面；

获取所述第一截面的第一顶点和所述第二截面的第二顶点；

定义所述第一截面沿所述第一顶点至所述第二顶点的方向，平移至所述第二截面的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面；或

定义所述第二截面沿所述第二顶点至所述第一顶点的方向，平移至所述第一截面的位置所形成的平移轨迹面为关键区域断面；

根据所述关键区域断面，确定所述监测关键区域；

所述根据所述相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，还包括：

获取所述第一截面的第一对称轴和所述第二截面的第二对称轴；

获取所述第一对称轴和所述第二对称轴之间的对称轴距离；

在所述对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下：

定义所述关键区域断面关于所述第一对称轴的对称面为第一参考断面；

根据所述第一参考断面，确定所述第一参考区域；

定义所述关键区域断面关于所述第二对称轴的对称面为第二参考断面；

根据所述第二参考断面，确定所述第二参考区域。

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，所述根据所述相对位置关系，确定监测关键区域、第一参考区域和第二参考区域的步骤，还包括：

在所述对称轴距离小于巷道跨度的情况下：

获取所述第一截面的第一高度中位线和所述第二截面的第二高度中位线；

定义所述关键区域断面关于所述第一高度中位线的对称面为第三参考断面；

根据所述第三参考断面，确定所述第一参考区域；

定义所述关键区域断面关于所述第二高度中位线的对称面为第四参考断面；

根据所述第四参考断面，确定所述第二参考区域。

3.根据权利要求2所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，所述监测关键区域内的第三围岩应力信息和第三围岩变形信息的步骤，包括：

定义所述第一顶点至所述第二顶点的方向为所述关键区域断面的长度方向；

在所述监测关键区域内，沿所述长度方向开设主应力测孔，所述主应力测孔的轴线位于所述关键区域断面的宽度中位线上；

在所述主应力测孔内间隔设置多个第一应力监测传感器；

获取各个所述第一应力监测传感器在所述主应力测孔内的第一孔深位置；

获取各个所述第一应力监测传感器监测的第三围岩应力值；

在所述监测关键区域内，沿所述长度方向开设主变形测孔，所述主变形测孔的数量为两个，每个所述关键区域断面的宽度三等分线上对应有一个所述主变形测孔的轴线；

在每个所述主变形测孔内间隔设置多个第一变形监测传感器；

获取各个所述第一变形监测传感器在所述主变形测孔内的第二孔深位置；

获取各个所述第一变形监测传感器监测的第三围岩变形值；

其中，所述第三围岩应力信息包括所述第三围岩应力值和所述第一孔深位置，所述第三围岩变形信息包括所述第三围岩变形值和所述第二孔深位置。

4.根据权利要求3所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，所述监测所述第一参考区域内的第一围岩应力信息和第一围岩变形信息的步骤，包括：

在所述对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在所述第一参考区域内，布置第一应力测孔，所述第一应力测孔的轴线与所述主应力测孔的轴线关于第一对称轴对称；或

在所述对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在所述第一参考区域内，布置第一应力测孔，所述第一应力测孔的轴线与所述主应力测孔的轴线关于第一高度中位线对称；

在所述第一应力测孔内间隔布置多个第二应力监测传感器；

获取各个所述第二应力监测传感器在所述第一应力测孔内的第三孔深位置；

获取各个所述第二应力监测传感器监测的第一围岩应力值；

在所述对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在所述第一参考区域内，布置第一变形测孔，所述第一变形测孔的数量为两个，每个所述主变形测孔的轴线关于第一对称轴对称于一个所述第一变形测孔的轴线；或

在所述对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在所述第一参考区域内，布置第一变形测孔，所述第一变形测孔的数量为两个，每个所述主变形测孔的轴线关于第一高度中位线对称于一个所述第一变形测孔的轴线；

在所述第一变形测孔内间隔布置多个第二变形监测传感器；

获取各个所述第二变形监测传感器在所述第一变形测孔内的第四孔深位置；

获取各个所述第二变形监测传感器监测的第一围岩变形值；

其中，所述第一围岩应力信息包括所述第一围岩应力值和所述第三孔深位置，所述第一围岩变形信息包括所述第一围岩变形值和所述第四孔深位置。

5.根据权利要求4所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，所述监测所述第二参考区域内的第二围岩应力信息和第二围岩变形信息的步骤，包括：

在所述对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在所述第二参考区域内，布置第二应力测孔，所述第二应力测孔的轴线与所述主应力测孔的轴线关于第二对称轴对称；或

在所述对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在所述第二参考区域内，布置第二应力测孔，所述第二应力测孔的轴线与所述主应力测孔的轴线关于第二高度中位线对称；

在所述第二应力测孔内间隔布置多个第三应力监测传感器；

获取各个所述第三应力监测传感器在所述第二应力测孔内的第五孔深位置；

获取各个所述第三应力监测传感器监测的第二围岩应力值；

在所述对称轴距离大于或等于巷道跨度的情况下，在所述第二参考区域内，布置第二变形测孔，所述第二变形测孔的数量为两个，每个所述主变形测孔的轴线关于第二对称轴对称于一个所述第二变形测孔的轴线；或

在所述对称轴距离小于巷道跨度的情况下，在所述第二参考区域内，布置第二变形测孔，所述第二变形测孔的数量为两个，每个所述主变形测孔的轴线关于第二高度中位线对称于一个所述第二变形测孔的轴线；

在所述第二变形测孔内间隔布置多个第三变形监测传感器；

获取各个所述第三变形监测传感器在所述第二变形测孔内的第六孔深位置；

获取各个所述第三变形监测传感器监测的第二围岩变形值；

其中，所述第二围岩应力信息包括所述第二围岩应力值和所述第五孔深位置，所述第二围岩变形信息包括所述第二围岩变形值和所述第六孔深位置。

6.根据权利要求5所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，还包括：

在所述第一巷道的围岩上开设第一原岩应力测孔；

在所述第一原岩应力测孔内布置第一原岩应力传感器，所述第一原岩应力传感器与所述第一原岩应力测孔的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m；

获取所述第一原岩应力传感器监测的第一原岩应力值；

在所述第二巷道的围岩上开设第二原岩应力测孔；

在所述第二原岩应力测孔内布置第二原岩应力传感器，所述第二原岩应力传感器与所述第二原岩应力测孔的孔底之间的距离大于或等于0.5m且小于或等于1m；

获取所述第二原岩应力传感器监测的第二原岩应力值；

确定各个所述第一围岩应力值与所述第一原岩应力值的差值为第一扰动应力值；

确定各个所述第二围岩应力值与所述第二原岩应力值的差值为第二扰动应力值。

7.根据权利要求6所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一围岩应力值和所述第三孔深位置，建立第一围岩应力曲线；

根据所述第二围岩应力值和所述第五孔深位置，建立第二围岩应力曲线；

根据所述第三围岩应力值和所述第一孔深位置，建立关键区域应力曲线；

确定所述第一围岩应力曲线的应力数值与所述第二围岩应力曲线的应力数值的第一和值；

确定所述关键区域应力曲线的应力数值与所述第一和值之间的差值为巷道围岩应力叠加值；

根据所述巷道围岩应力叠加值和所述第一孔深位置，建立巷道围岩应力叠加曲线。

8.根据权利要求7所述的煤矿巷道围岩应力与变形的监测方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一围岩变形值和所述第四孔深位置，建立第一围岩变形曲线；

根据所述第二围岩变形值和所述第六孔深位置，建立第二围岩变形曲线；

根据所述第三围岩变形值和所述第二孔深位置，建立关键区域变形曲线；

确定所述第一围岩变形曲线的变形数值与所述第二围岩变形曲线的变形数值的第二和值；

确定所述关键区域变形曲线的变形数值与所述第二和值之间的差值为巷道围岩变形叠加值；

根据所述巷道围岩变形叠加值和所述第二孔深位置，建立巷道围岩变形叠加曲线。

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