CN113447982B - 独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，现有技术缺乏独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，为此，本发明通过在独头掘进巷道迎头处超前打一系列深孔，在孔底安装***并顺序***激发后，可向外传播震动波，而掘进迎头后方两帮布设的监测网可陆续接收***激发的震动信号波形，从而形成充分覆盖掘进巷道迎头区域的震动波射线群覆盖网，进而可利用震动波波速反演技术准确评估独头巷道迎头超前区域的冲击危险性。本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法具有安全可靠，施工简单，探测准确的优点，填补了现有技术空白，适合各大煤矿矿井使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法。
背景技术
掘进空间的不断移动与独头属性导致微震监测***难以形成监测网络，难以发挥实时的监测预警作用。地音、应力监测虽可实现在线监测，但受作业环境干扰、煤岩属性、测量位置和信号感知区域受限等因素的影响，难以实现迎头周边多维、全方位空间信号的超前感知，预警效能受限。钻屑、煤岩变形观测等传统采矿方法及电磁波等地球物理方法，测量信号感知区域同样受限。因此，目前独头掘进巷道掘进围岩冲击孕育、发展、突变全过程还缺乏有效的探测方法。巷道掘进冲击地压的准确感知与预测预警依然面临严峻挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法。
为解决上述技术问题，本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，包括以下步骤：
①.在独头掘进巷道迎头上规划一个中超前钻孔和2N个侧超前钻孔的位置、深度、角度：
中超前钻孔位于独头掘进巷道迎头正中，并垂直于迎头面，其深度为L，且L>4h+x，其中h为独头掘进巷道周围煤厚，x为每天迎头设计推进度，
2N个侧超前钻孔分成两组，分别均匀在中超前钻孔左右两侧呈扇形布置，所述中超前钻孔的中心线和所有侧超前钻孔的中心线均位于同一水平面上，中超前钻孔中心线与相邻侧超前钻孔中心线之间的夹角角度和相邻的侧超前钻孔中心线之间的夹角角度均相同，N为正整数，且4≤N≤12；
②.打孔装药：在独头掘进巷道迎头上，钻出步骤①所述的中超前钻孔及各个侧超前钻孔，并在孔底安装***、***及炮线，装药量不多于50g；
③.布置拾震传感器：两帮上分别均匀设置M个拾震传感器，
其中
整数部分，每个拾震传感器均安装在一个锚杆上。
④.顺序放炮激发震动波：自一侧向另一侧按顺序激发①中侧超前钻孔和中超前钻孔内的***，激发过程中配用采集装置通过连接炮线获取发震时刻，并以此为零点开始记录激发后，记录所有拾震传感器收到的震动信号，并对首先到达各个拾震传感器的P波初至时刻进行标记；这里P波指纵波。
⑤.确定冲击危险区域：对④中记录的震动信号进行到时标记，并采用震动波波速的反演技术获得掘进迎头区域的波速分布特征，进而确定冲击危险区域等级。
如此设计，本发明通过在独头掘进巷道迎头处超前打一系列深孔，在孔底安装***并顺序***激发后，可向外传播震动波，而掘进迎头后方两帮布设的监测网可陆续接收***激发的震动信号波形，从而形成充分覆盖掘进巷道迎头区域的震动波射线群覆盖网，进而可利用震动波波速反演技术准确评估独头掘进巷道迎头超前区域的冲击危险性，提供了一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，填补了现有技术空白。
作为优化，所述N＝8，相邻中超前钻孔中心线与侧超前钻孔中心线之间夹角和相邻的侧超前钻孔中心线夹角均为10°。自内而外，左侧或右侧侧超前钻孔的中心线与中超前钻孔中心线的夹角角度依次为10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°。如此设计，实践证明，上述探测效果好。
作为优化，所述中超前钻孔左右两侧60°范围内的侧超前钻孔深度均大于其他侧超前钻孔的深度。如此设计，实践证明，上述探测效果好。
作为优化，所述冲击危险区域等级的确定步骤如下：
a.测量前述第①步中中超前钻孔和侧超前钻孔的孔底和各个拾震传感器的空间坐标，利用标记的P波初至时刻数据，形成孔底与传感器之间的震动波射线群覆盖网；
b.利用震动波CT反演技术确定震动波射线群覆盖网内独头掘进巷道超前区域的波速分布特征，并获得区域内每个点的波速值V与区域波速平均值Va，然后利用公式
评估每个位置的冲击危险等级，所述冲击危险等级，具体为A≤0.05时，为无冲击危险；0.05＜A≤0.15时，为弱冲击危险；0.15＜A≤0.25时，为中等冲击危险；A＞0.25时，为强冲击危险。
如此设计，实践证明，上述探测效果好。
本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法具有安全可靠，施工简单，探测准确的优点，填补了现有技术空白，适合各大煤矿矿井使用。
附图说明
下面结合附图对本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，作进一步说明：
图1是独头掘进巷道超前区域冲击危险区域探测方法示意图；
图2是记录的***信号波形；
图3是基于震动波CT反演技术计算所得的波速分布图；
图4是独头掘进巷道超前区域的冲击危险等级分布图。
图1中：1为中超前钻孔、2为孔底、3为超前区域探测范围、4为震动波至拾震传感器形成的射线群、5为拾震传感器、6为独头掘进巷道、7为侧超前钻孔。
具体实施方式
实施方式一：如图1-4所示，本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，包括以下步骤：
①.在独头掘进巷道6迎头上规划一个中超前钻孔1和2N个侧超前钻孔7的位置、深度、角度：
中超前钻孔1位于独头掘进巷道6迎头正中，并垂直于迎头面，其深度为L，且L>4h+x，其中h为独头掘进巷道周围煤厚，x为每天迎头设计推进度，
2N个侧超前钻孔7分成两组，分别均匀在中超前钻孔1左右两侧呈扇形布置，所述中超前钻孔1的中心线和所有侧超前钻孔7的中心线均位于同一水平面上，中超前钻孔1中心线与相邻侧超前钻孔7中心线之间的夹角角度和相邻的侧超前钻孔7中心线之间的夹角角度均相同，N为正整数，且4≤N≤12；
②.打孔装药：在独头掘进巷道6迎头上，钻出步骤①所述的中超前钻孔1及各个侧超前钻孔7，并在孔底安装***、***及炮线(图中未示出)，装药量不多于50g；
③.布置拾震传感器：两帮上分别均匀设置M个拾震传感器5。
其中
整数部分，每个拾震传感器5均安装在一个锚杆上(图中未示出)；
目前，大部分煤矿独头掘进巷6两帮的护帮锚杆间距大都限定为0.8m，因此，每隔两根护帮锚杆，选一个护帮锚杆安装一个拾震传感器5即可，当然可另外加装锚杆，并在加装锚杆上安装拾震传感器5，略。
④.顺序放炮激发震动波：自一侧向另一侧按顺序激发①中侧超前钻孔7和中超前钻孔1内的***，激发过程中配用采集装置通过连接炮线获取发震时刻，并以此为零点开始记录激发后，记录所有拾震传感器5收到的震动信号，并对首先到达各个拾震传感器5的P波初至时刻进行标记；
⑤.确定冲击危险区域：对④中记录的震动信号进行到时标记，并采用震动波波速的反演技术获得掘进迎头区域的波速分布特征，进而确定冲击危险区域等级。
图1、3、4中所述N＝8，相邻中超前钻孔1中心线与侧超前钻孔7中心线之间夹角和相邻的侧超前钻孔中心线夹角均为10°。即自内而外，左侧或右侧侧超前钻孔7的中心线与中超前钻孔1中心线的夹角角度依次为10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°。
所述中超前钻孔1左右两侧60°范围内的侧超前钻孔7深度均大于其他侧超前钻孔7的深度。所述中超前钻孔1深度为25米，其左右两侧60°范围内的侧超前钻孔7深度为30米。
所述冲击危险区域等级的确定步骤如下：
a.测量前述第①步中中超前钻孔1和侧超前钻孔7的孔底和各个拾震传感器5的空间坐标，利用标记的P波初至时刻数据，形成孔底与传感器之间的震动波射线群覆盖网；
b.利用震动波CT反演技术确定震动波射线群覆盖网内独头掘进巷道超前区域的波速分布特征，并获得区域内每个点的波速值V与区域波速平均值Va，然后利用公式
评估每个位置的冲击危险等级，所述冲击危险等级，具体为A≤0.05时，为无冲击危险；0.05＜A≤0.15时，为弱冲击危险；0.15＜A≤0.25时，为中等冲击危险；A＞0.25时，为强冲击危险。其中震动波CT反演技术参见CN 112483174 A，略。
Claims (3)
1.一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，包括以下步骤：
①.在独头掘进巷道迎头上规划一个中超前钻孔和2N个侧超前钻孔的位置、深度、角度：
中超前钻孔位于独头掘进巷道迎头正中，并垂直于迎头面，其深度为L，且L>4h+x，其中h为独头掘进巷道周围煤厚，x为每天迎头设计推进度，
2N个侧超前钻孔分成两组，分别均匀在中超前钻孔左右两侧呈扇形布置，所述中超前钻孔的中心线和所有侧超前钻孔的中心线均位于同一水平面上，中超前钻孔中心线与相邻侧超前钻孔中心线之间的夹角角度和相邻的侧超前钻孔中心线之间的夹角角度均相同，N为正整数，且4≤N≤12；
②.打孔装药：在独头掘进巷道迎头上，钻出步骤①所述的中超前钻孔及各个侧超前钻孔，并在孔底安装***、***及炮线，装药量不多于50g；
③.布置拾震传感器：两帮上分别均匀设置M个拾震传感器，其中
④.顺序放炮激发震动波：自一侧向另一侧按顺序激发①中侧超前钻孔和中超前钻孔内的***，激发过程中配用采集装置通过连接炮线获取发震时刻，并以此为零点开始记录激发后，记录所有拾震传感器收到的震动信号，并对首先到达各个拾震传感器的P波初至时刻进行标记；
⑤.确定冲击危险区域：对④中记录的震动信号进行到时标记，并采用震动波波速的反演技术获得掘进迎头区域的波速分布特征，进而确定冲击危险区域等级，所述冲击危险区域等级的确定步骤如下：
a.第①步中中超前钻孔和侧超前钻孔的孔底和第③步中各个拾震传感器的空间坐标，利用标记的P波初至时刻数据，形成孔底与拾震传感器之间的震动波射线群覆盖网；
b.利用震动波CT反演技术确定震动波射线群覆盖网内独头掘进巷道超前区域的波速分布特征，并获得区域内每个点的波速值V与区域波速平均值Va，然后利用公式
评估每个位置的冲击危险等级，所述冲击危险等级，具体为A≤0.05时，为无冲击危险；0.05＜A≤0.15时，为弱冲击危险；0.15＜A≤0.25时，为中等冲击危险；A＞0.25时，为强冲击危险。
2.如权利要求1所述的独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，其特征在于：所述N＝8，相邻中超前钻孔中心线与侧超前钻孔中心线之间夹角和相邻的侧超前钻孔中心线的夹角均为10°。
3.如权利要求1所述的独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，其特征在于：所述中超前钻孔左右两侧60°范围内的侧超前钻孔深度均大于其他侧超前钻孔的深度。
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975085A (zh) * | 2010-09-09 | 2011-02-16 | 中国矿业大学 | 一种沿空留巷加固充填体结构及其施工方法 |
| CN103235333A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-08-07 | 中国矿业大学 | 基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法 |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975085A (zh) * | 2010-09-09 | 2011-02-16 | 中国矿业大学 | 一种沿空留巷加固充填体结构及其施工方法 |
| CN103235333A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-08-07 | 中国矿业大学 | 基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法 |
| CN108333629A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-27 | 中国矿业大学 | 一种利用经验模态分解和支持向量机定量预测煤厚的方法 |
Non-Patent Citations (1)
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| 深部沿空不规则工作面冲击危险源辨识;任文涛，等;《煤炭技术》;20171031;第36卷(第10期);152-154 * |
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