一种基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法

本发明涉及煤矿开采领域，尤其涉及一种基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法。

背景技术：

1、地下煤矿的大量开采需要布置巷道，而巷道是地下采掘人员的生命通道，安全性至关重要。煤矿巷道受冲击地压、煤与瓦斯突出、煤体自燃等多种灾害的影响，而上述灾害的治理均涉及到巷道塑性区深度参数，如冲击地压防治中，巷道支护能够提高巷道临界应力，进而提高巷道的安全性，而塑性区深度是巷道支护设计重要参数；煤与瓦斯突出多是通过瓦斯抽采进行治理，其中常用顺层钻孔抽采，而顺层钻孔抽采效果受封孔质量影响，封孔质量与塑性区深度有关；在易自燃的煤层中，塑性区深度过大，煤体裂隙发育，氧气的进入增加了煤体自燃的危险性。因此，掌握巷道塑性区深度的变化有重要的意义和实用价值。

2、井下采掘活动是持续变化的，巷道围岩中的应力状态将随采掘活动进行变化，围岩应力变化势必引起巷道围岩塑性区深度发生变化，即巷道塑性区深度是随巷道围岩应力变化的量。目前存在多种巷道塑性区深度测量方法，如钻孔窥视、随钻测试、地质雷达等方法，但其不能实现巷道塑性区深度变化的实时监测，因此，有必要研究一种基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明目的是针对上述问题，提供一种操作简单、可实时监测的基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，包括以下步骤：

4、s1、获取巷道当前塑性区的估算深度l0m；

5、s2、在巷道煤壁钻取钻孔，钻孔深度为l1m，l1通过下式计算：

6、l1＝l0+5；

7、s3、将集束式电荷监测仪的若干个电荷探头依次放入钻孔中，相邻电荷探头之间间隔0.5m；

8、s4、从巷道煤壁向钻孔内的方向对若干个电荷探头进行编号，其分别为d1、d2…，dk，k为探头的个数；

9、s5、监测并记录每个电荷探头的瞬时电荷量q，对监测数据处理，分别计算每个电荷探头在相同时间段内的累计电荷量q：

10、

11、式中qi为计算时间段内第i个电荷量。

12、s6、以钻孔深度为横坐标，钻孔深度所对应电荷探头的累计电荷量q为纵坐标，绘制钻孔深度与累计电荷量q的关系图，累计电荷量q最大值所对应的钻孔深度即为当前巷道的塑性区深度；通过实时监测即可获得巷道塑性区深度的动态变化过程。

13、进一步的，所述步骤s1中，通过钻屑法获取巷道当前塑性区的估算深度。

14、进一步的，所述步骤s2中，钻取的钻孔直径为42～75mm。

15、进一步的，所述集束式电荷监测仪由若干个电荷探头以及电荷监测仪构成，若干个电荷探头依次并排设置且相邻电荷探头之间、最前端电荷探头与电荷检测仪之间通过信号传输线连接。

16、进一步的，所述电荷探头的数量为2*l1。

17、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

18、本发明利用煤岩破裂可产生电荷信号及电荷信号强度与煤岩破裂程度的关系，提出了一种利用电荷监测仪测量巷道塑性区深度的方法，其将巷道围岩应力状态变化引起的塑性区深度变化通过监测电荷信号强度变化来实时获得，有效实现了塑性区深度的实时监测以及塑性区深度动态变化过程，该测量方法简便、灵活，为矿井灾害治理等提供了及时、可靠的数据。

技术特征：

1.一种基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，其特征在于：所述步骤s1中，通过钻屑法获取巷道当前塑性区的估算深度。

3.如权利要求2所述的基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，其特征在于：所述步骤s2中，钻取的钻孔直径为42～75mm。

4.如权利要求3所述的基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，其特征在于：所述集束式电荷监测仪由若干个电荷探头以及电荷监测仪构成，若干个电荷探头依次并排设置且相邻电荷探头之间、最前端电荷探头与电荷检测仪之间通过信号传输线连接。

5.如权利要求4所述的基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，其特征在于：所述电荷探头的数量为2*l1。

技术总结
本发明公开了一种基于电荷监测的巷道塑性区深度动态测量方法，包括以下步骤：S1、获取巷道当前塑性区的估算深度L0m；S2、在巷道煤壁钻取钻孔，钻孔深度为L1m；S3、将集束式电荷监测仪的若干个电荷探头依次放入钻孔中，相邻电荷探头之间间隔0.5m；S4、从巷道煤壁向钻孔内的方向对若干个电荷探头进行编号，其分别为D1、D2…，Dk，k为探头的个数；S5、监测并记录每个电荷探头的瞬时电荷量q，对监测数据处理，分别计算每个电荷探头在相同时间段内的累计电荷量Q；S6、绘制钻孔深度与累计电荷量Q的关系图，累计电荷量Q最大值所对应的钻孔深度即为当前巷道的塑性区精准深度；通过实时监测即可获得巷道塑性区深度的动态变化过程。

技术研发人员：施天威,潘一山,王岗,王爱文,代连朋,于健洋,郑文红,徐熙泽,张瀛尹
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15