一种顶板变形监测方法与流程

本发明涉及煤矿，具体而言，涉及一种顶板变形监测方法。

背景技术：

1、浅部煤炭资源的枯竭，使得煤炭深部开采已成为不可逆转的趋势，而随着采深的增加，高应力、围岩大变形灾害越来越严重，煤矿顶板事故占事故总量的比重比较大，在煤矿安全生产中必须重视煤矿顶板事故的防治，顶板的稳定性影响着矿井生产安全。现阶段巷道顶板状态监测最普遍的方法是顶板离层监测，其本质是通过对顶板上方深部与浅部围岩间的相对位移对顶板状态进行监测，如图3所示。同时结合巷道围岩变形规律，对综合对顶板状态进行分析。

2、上述方法虽对顶板状态监测有一定的效果，但存在监测范围小、监测位置单一，无法对煤帮与顶板共同运移规律进行监测等问题。因此，有必要对上述监测方法进行改进。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种顶板变形监测方法，旨在改善上述背景技术中的问题。

2、本发明实施例提供了一种顶板变形监测方法，包括以下步骤：

3、s1.在同一监测断面内沿垂直于巷道顶板、倾斜穿巷帮至顶板两种方式留设监测钻孔，所述监测钻孔包括垂直监测钻孔和倾斜监测钻孔，且每个钻孔深部大于锚索锚固位置；

4、s2.在钻孔内每间隔1m设置1个测点，并分别进行标记1、2、3…n；

5、s3.在监测设备安装完成至回采期间，对各测点至孔口的距离进行连续监测，通过对比，即可对顶板的整体运动状态进行有效监测。

6、在一种具体的实施方案中，所述顶板垂直方向的运动规律通过所述垂直监测钻孔中各测点的相对位移进行分析，以及通过所述倾斜监测钻孔进行辅助分析。

7、在一种具体的实施方案中，所述倾斜监测钻孔对顶板竖直方向运动规律的监测通过以下步骤实现：在测量钻孔与煤帮夹角的基础上，分别测定各测点与煤帮钻孔口之间的距离，顶板在竖直方向的位移通过以下进行对比分析：

8、l＝lx×cosα；

9、式中，x为各测点编号，lx为各测点距孔口距离，α为钻孔与煤帮夹角。

10、在一种具体的实施方案中，所述倾斜监测钻孔对顶板及煤帮水平方向运动规律的监测通过以下步骤实现：在测量钻孔与煤帮夹角的基础上，分别测定各测点与煤帮钻孔口之间的距离，顶板在竖直方向的位移通过以下进行对比分析：

11、l＝lx×sinα；

12、式中，x为各测点编号，lx为各测点距孔口距离，α为钻孔与煤帮夹角。

13、在一种具体的实施方案中，所述s1中留设监测钻孔具体采用钻孔机沿垂直于巷道顶板、倾斜穿巷帮至顶板方向进行钻孔处理，且钻孔处理后对钻孔内部进行洗孔处理，清理掉钻孔中的杂质。

14、在一种具体的实施方案中，所述洗孔处理采用洗孔装置进行洗孔处理，所述洗孔装置包括钻杆接头和管体，所述钻杆接头与所述钻孔机的钻杆可拆连接，所述所述钻杆接头底部与所述管体连接，所述管体包括位于所述管体表面间隔布置的多排喷水和位于所述管体表面间隔布置的多排束装钢丝，且所述管体底部有硅胶环。

15、在一种具体的实施方案中，所述洗孔处理的具体步骤包括：

16、s101.将管体通过钻杆接头与钻杆连接，下入需要清洗的钻孔内，并插入到钻孔底部；

17、s102.开启水泵将有压水送至管体，钻机慢速转动并使用动力头上下来回升降，使管体的喷水孔喷出的有压水冲洗孔壁，同时束装钢丝对孔壁进行旋转洗刷；

18、s103.利用钻机卷扬，大幅度提升和下降管体数次，利用管体底部的硅胶环在孔内往复运动形成负压，将孔壁裂缝内附着的泥浆、沉淀吸出，完成洗孔处理。

19、在一种具体的实施方案中，所述钻孔洗孔处理后还包括通过烘干机对钻孔进行干燥处理。

20、在一种具体的实施方案中，所述s3中的监测设备包括锚杆探头结构、巷道下位机和地面服务器，所述地面服务器和巷道下位机之间交换传输数据，且设置交换机接入多个巷道下位机，巷道下位机与锚杆探头相连；所述锚杆探头结构包括摄像单元、传动单元和照明单元，所述传动单元驱动摄像单元移动拍照或录像，照明单元设置电源供电线路，摄像单元拍照后将照片或视频传输至巷道下位机分类存储；所述巷道下位机包括输入单元、控制单元、驱动单元和显示单元，输入单元连接控制板，控制板连接电机驱动板、继电器模块和显示屏，电机驱动板和继电器模块连接锚杆探头。

21、在一种具体的实施方案中，所述地面服务器包括服务器主机、以太网交换机和显示屏，服务器主机连接以太网交换机和显示屏。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果：

23、本发明利用多点位移监测对巷道顶板进行监测，能够对顶板内部水平及竖直方向的运移状态进行监测，从而能够实现对深部与浅部运移的有效监测，防止顶板事故发生，进一步提升煤矿巷道顶板的安全性。

技术特征：

1.一种顶板变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述顶板垂直方向的运动规律通过所述垂直监测钻孔中各测点的相对位移进行分析，以及通过所述倾斜监测钻孔进行辅助分析。

3.根据权利要求1所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述倾斜监测钻孔对顶板竖直方向运动规律的监测通过以下步骤实现：在测量钻孔与煤帮夹角的基础上，分别测定各测点与煤帮钻孔口之间的距离，顶板在竖直方向的位移通过以下进行对比分析：

4.根据权利要求1所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述倾斜监测钻孔对顶板及煤帮水平方向运动规律的监测通过以下步骤实现：在测量钻孔与煤帮夹角的基础上，分别测定各测点与煤帮钻孔口之间的距离，顶板在竖直方向的位移通过以下进行对比分析：

5.根据权利要求1所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述s1中留设监测钻孔具体采用钻孔机沿垂直于巷道顶板、倾斜穿巷帮至顶板方向进行钻孔处理，且钻孔处理后对钻孔内部进行洗孔处理，清理掉钻孔中的杂质。

6.根据权利要求5所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述洗孔处理采用洗孔装置进行洗孔处理，所述洗孔装置包括钻杆接头和管体，所述钻杆接头与所述钻孔机的钻杆可拆连接，所述所述钻杆接头底部与所述管体连接，所述管体包括位于所述管体表面间隔布置的多排喷水和位于所述管体表面间隔布置的多排束装钢丝，且所述管体底部有硅胶环。

7.根据权利要求6所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述洗孔处理的具体步骤包括：

8.根据权利要求7所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述钻孔洗孔处理后还包括通过烘干机对钻孔进行干燥处理。

9.根据权利要求1所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述s3中的监测设备包括锚杆探头结构、巷道下位机和地面服务器，所述地面服务器和巷道下位机之间交换传输数据，且设置交换机接入多个巷道下位机，巷道下位机与锚杆探头相连；所述锚杆探头结构包括摄像单元、传动单元和照明单元，所述传动单元驱动摄像单元移动拍照或录像，照明单元设置电源供电线路，摄像单元拍照后将照片或视频传输至巷道下位机分类存储；所述巷道下位机包括输入单元、控制单元、驱动单元和显示单元，输入单元连接控制板，控制板连接电机驱动板、继电器模块和显示屏，电机驱动板和继电器模块连接锚杆探头。

10.根据权利要求9所述的一种顶板变形监测方法，其特征在于，所述地面服务器包括服务器主机、以太网交换机和显示屏，服务器主机连接以太网交换机和显示屏。

技术总结
本发明提供了一种顶板变形监测方法，属于煤矿技术领域。包括以下步骤：S1.在同一监测断面内沿垂直于巷道顶板、倾斜穿巷帮至顶板两种方式留设监测钻孔，所述监测钻孔包括垂直监测钻孔和倾斜监测钻孔，且每个钻孔深部大于锚索锚固位置；S2.在钻孔内每间隔1m设置1个测点，并分别进行标记1、2、3…n；S3.在监测设备安装完成至回采期间，对各测点至孔口的距离进行连续监测，通过对比，即可对顶板的整体运动状态进行有效监测。本发明利用多点位移监测对巷道顶板进行监测，能够对顶板内部水平及竖直方向的运移状态进行监测，从而能够实现对深部与浅部运移的有效监测，防止顶板事故发生，进一步提升煤矿巷道顶板的安全性。

技术研发人员：苗少卿,徐爱国,陈超,周乾坤,朱留果,陈贵祥,张涛,韩军,马双文
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11