传感器探测工作面底板破坏深度的研究与应用.pdf

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1、煤矿现代化2014年第2期总第119期传感器探测工作面底板破坏深度的研究与应用翟所宏，高树磊，孙鹏。孙涛(1．兖州煤业股份有限公司北宿煤矿，山东邹城273516；2．兖矿集团有限公司安监局山东邹城273500)摘要为正确评价17煤底板岩层的抗阻水性和承压奥灰水的能力，本文结合北宿煤矿1478工作面开采，开展传感器对底板破坏深度的探测研究，通过对工作面回采过程中底板应力、位移监测，分析研究工作面回采过程中底板应力、位移变化，研究探讨工作面底板破坏深度规律，为回采过程中底板控制提供安全可靠的支护依据。关键词底板破坏深度；应力监测；位移监测，传感器探测中图分类号：TD322

2、．1文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)02—0052—03在研究煤层底板力学状态中，除进行地应力的普查1概况工作外，还应在采动影响范围内进行底板采动应力北宿煤矿1478工作面位于一四一七轨道下山的监测研究工作，以掌握采动影响范围内的底板应下部西翼，工作面地面标高+41．1Ore～+42．29m，平均力分布和围岩力学性质的变化。+41．70m；工作面标高一354．2m—一392．8m。工作面走在采准巷道内选择适当的位置安装应力传感器向长790．78～1240．5m，平均1015．64m；工作面倾斜进行煤层底板应力监测，煤层底板监测中的应力状长213．

3、0～324．0m，平均268．5m。开采煤层为l7煤，态反映了底板隔水层在采动影响下所受破坏以及导直接底为铝质泥岩，老底为粉砂岩，17煤至十四灰，水性能的变化状况。沉积厚度29．83～34．25m，平均32．25m，沉积地层以3．2底板应力监测步骤及监测方法铝质泥岩为主；十四灰至奥灰距离23．68～29．21m，一个标准的地应力变化监测需要在岩层中合适平均26．99m，以铝质泥岩、泥岩、铝土岩、铁质泥岩为的层位安装一定数量的三维应力计。i维应力计安丰装在巷道附近预定位置处的钻孔中，通过水泥粘结剂把应力计与周围岩体粘接起来。2底板破坏深度监测方法及适用设备应力计能够测量

4、出其周围岩体由于应力变化而1478工作面底板破坏深度探测采用应力反分析发生的应变。通过这些应变与岩体刚度即可确定应法，即采用底板应力与位移，实测17煤底板破坏深力计周围的三维应力变化。度，通过探测17煤底板在开采前、后应力和位移变监测的基本步骤如下：①监测位置的选择；②评化情况，确定煤层底板的破坏深度和破坏规律，从而估适合安装应力监测应力计的层位；③安装应力计；为北宿煤矿下组煤的安全开采及矿井水的防治提供④监测应力变化。科学依据。故在1478上巷位置底板向下施工探孑L并为监测1478工作面回采过程中底板应力的变安设位移传感器五个、监测地应力传感器四个，应用化，在距14

5、78回采T作面回采位置1lOm位置安装YJZ一16数字应变仪进行数据收集及观测分析。了底板应力监测传感器，本次底板应力监测共布置4个监测传感器，分别安装于1478T作面底板以下3工作面底板应力监测7．2m、10．2m、14．2m、16．5m，监测应力传感器的编号3．1底板应力监测目的及方法分别为BSYLI、BSYL2、BSYL3和BSYL4，监测数据底板突水是由采动底板应力和承压水水压共同共30组。作用的结果，采动底板应力造成了岩体应力与底板安装完毕后，即对4个应力传感器进行监测读岩体渗透性的变化。岩石的渗透性与应力存在一定数，监测的基本原则为监测频度随着监测点距回采

6、的内在联系，即岩石应力应变一渗透性规律。因此，工作面的距离减少而增加，距回采T作面距离50m可以首先确定岩体的应力大小，通过应力研究其渗前，每推进5m观测一次，监测点距回采T作面小于透性变化规律。在作面回采过程中，作用于煤层底50m以后阶段，一r作面每推进3m观测一次。板围岩的原岩应力(OriginNStress)外，还有采掘活动3．3底板应力监测结果引起的次生应力(MiningInducedStress)，这是煤矿开受工作面回采的影响，布置在巷道底板以下不同采活动区别于其他岩土工程的最显著的特点，因此，深度应力传感器的应变量均发生了变化，埋深不同，·52·煤矿现代化

7、2014年第2期总第119期应力变化的幅度不同，采动对底板应力影响的程度与监测应力传感器距回采工作面的距离密切相关。随着工作面的不断推进，底板应力变化可分为四个阶段：(1)应力响应阶段：距工作面的距离大于76．0m阶段，工作面回采对底板应力影响的开始阶段，应力图3不同埋深条件下的应力传感器垂直应力变化过程开始显现，但显现较弱，应力增加的幅度很小。监测应力传感器位于底板以下的深度不同，其(2)应力增加阶段：距工作面的距离一般为底板应力的变化亦不相同。埋深浅，底板应力变化幅76．0～15．0m，工作面回采造成底板应力明显增加，水度大，埋深大，底板应力变化