一種對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法與流程

本發明涉及礦山安全防治，具體涉及一種對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法。

背景技術：

1、傳統的相關理論認為，對工作面液壓支架載荷產生影響的巖層主要是老頂以下，因此對工作面液壓支架選型時，其主要考慮的覆巖載荷也局限于老頂范圍。隨著煤層開采深度以及厚度的不斷增加，工作面開采對上覆巖層的影響范圍也不斷增加，相對于以往較淺或較薄煤層，對工作面液壓支架工作阻力產生影響的覆巖高度也隨之增加，已不僅僅局限于老頂范圍以下。因此在進行工作面液壓支架選型時，首先需要確定煤層開采后對工作面會產生影響的覆巖高度范圍，才能更準確的計算出對液壓支架工作阻力產生影響的覆巖載荷大小，從而為液壓支架選型提供可靠的數據支撐。

2、計算工作面液壓支架工作阻力的方法主要有載荷估算法、實測統計法及理論分析法等，其中載荷估算法中對工作面液壓支架載荷估算時選擇的覆巖高度為4～8倍采高，在此基礎上得到的工作面液壓支架載荷不夠精確；而實測統計法需要大量的工作面統計值作為依據，計算工作量大；理論分析法中則存在多個假設條件或模糊參數，以上各種方法均存在一些弊端。

3、本方法通過布置地面鉆孔的方式，在鉆孔內部布置分布式光纜，通過將分布式光纜的應變斷點曲線與工作面液壓支架載荷曲線進行對比分析，根據兩類曲線的對應關系確定煤層開采后對工作面液壓支架載荷會產生影響的覆巖臨界高度，在此基礎上能夠校正計算得到工作面液壓支架的最大工作阻力，本方法相較于其他方法既簡便又可靠。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法。

2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法，包括如下步驟：

4、s1在工作面中部的地表上方布置一個地面鉆孔，鉆孔深度直至開采煤層頂板即可；

5、s2鉆孔施工結束后，從地面孔口往孔底布置分布式光纜，分布式光纜布置到孔底后采用水泥漿對整個鉆孔進行封孔，以保證分布式光纜測線與鉆孔圍巖耦合；

6、s3隨著工作面開采推過鉆孔后，鉆孔內部的分布式光纜受采動影響會從下往上逐漸發生破斷；

7、s4對鉆孔下方的工作面液壓支架載荷進行實時監測，可得到相應的工作面液壓支架載荷變化曲線；

8、s5通過綜合對比分布式光纜斷點變化曲線與工作面液壓支架載荷變化曲線，確定對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度hmaxm；

9、s6根據確定的覆巖臨界高度可以校正得到工作面液壓支架的最大載荷pmax校正(單位：kpa)，從而校正計算得到工作面液壓支架的最大工作阻力pmax校正(單位：kn)。

10、進一步地，本發明中的步驟s1的具體過程如下：

11、s1.1鉆孔施工時，除表土段以外的基巖段進行全孔取芯，為了便于后續的力學測試，建議取芯直徑不低于91mm；

12、s1.2全孔取芯后便可得到整個鉆孔內部各巖層的厚度him，通過力學測試便可得到各巖層的容重γi(單位：kn/m3)；

13、s1.3為了便于后續分布式光纜的布設，全孔取芯后可進一步對鉆孔進行擴孔。

14、進一步地，本發明中的步驟s2的具體過程如下：

15、s2.1分布式光纜布置到孔底后需進行注漿封孔，封孔時的水泥漿由按照一定水灰比混合攪拌而成；

16、s2.2為了使得鉆孔注漿凝固后與鉆孔圍巖的耦合性達到最佳效果，可以先通過調整不同水灰比使漿體凝固后的力學參數與各巖層的力學參數接近，在現場進行封孔時則根據不同的巖層采用不同的水灰比進行分段注漿封孔。

17、進一步地，本發明中的步驟s5的具體過程如下：

18、s5.1通過綜合對比分布式光纜斷點變化曲線與液壓支架工作阻力變化曲線，當鉆孔下部的分布式光纜出現斷點時會實測得到工作面液壓支架載荷的多個峰值pimax實測，但隨著工作面不斷往前推進，分布式光纜的斷點會不斷升高，但工作面液壓支架載荷峰值不會持續升高并最終保持為一個最大峰值pmax實測；

19、s5.2確定第一次出現pmax實測時對應的分布式光纜斷點高度即為對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度hmax；

20、s5.3綜合步驟s1.2可得到對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度hmax以下范圍內各巖層的厚度h1,h2,……,hn與容重γ1,γ2,……,γn。

21、進一步地，本發明中的步驟s6的具體過程如下：

22、s6.1根據s5得到的對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度hmax，重新校正工作面液壓支架的最大載荷，可通過以下計算公式獲得：pmax校正＝∑hiγi(i＝1,2……,n)；

23、s6.2進一步地，校正后的工作面液壓支架最大工作阻力可通過以下計算公式獲得：pmax校正＝(lk+ld)bpmax校正，其中lk為空頂距、ld為支架頂梁長度、b為支架間距均為固定參數(單位均為m)；

24、s6.3進一步地，在后續進行工作面液壓支架選型時應保證所液壓支架的最大工作阻力大于pmax校正。

25、本發明的有益效果在于：

26、1、本發明方法能夠精確得到煤層開采后對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度，從而在此基礎上校正計算得到工作面液壓支架的最大工作阻力。

27、2、本發明判別方法簡單，能夠很好地為工作面液壓支架選型時提供可靠的參考依據，從而為工作面強礦壓治理提供重要數據支撐。

技術特征：

1.一種對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法，其特征在于，所述步驟s1還包括：

3.根據權利要求1所述的對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法，其特征在于，所述步驟s2還包括：

4.根據權利要求1所述的對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法，其特征在于，所述步驟s5還包括：

5.根據權利要求1所述的對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法，其特征在于，所述步驟s6還包括：

技術總結
本發明提供了一種對工作面液壓支架載荷有影響的覆巖臨界高度判別及支架選型校正方法。目前對工作面液壓支架載荷產生影響的覆巖高度主要是通過理論計算的方法進行估算，還缺乏有效的精準判別方法。本方法是將覆巖內部的分布式光纜斷點曲線與工作面液壓支架載荷變化曲線進行對比分析，根據兩類曲線的對應關系確定煤層開采后對工作面液壓支架載荷會產生影響的覆巖臨界高度，在此基礎上校正計算得到工作面液壓支架的最大工作阻力，從而為后續工作面液壓支架選型時的參數確定提供精準依據。本方法相較于其他方法既簡便又可靠，能夠為工作面強礦壓治理提供重要數據支撐。

技術研發人員：孫成磊,謝建林,孫波,王曉振,朱國強,涂樂,孫翔
受保護的技術使用者：兗礦新疆礦業有限公司硫磺溝煤礦
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13