一种基于应力监测的采动覆岩导水裂隙带高度探测方法

摘要

本发明公开了一种基于应力监测的采动覆岩导水裂隙带高度探测方法，其包括依据煤系地层综合柱状图获取地层信息，并根据所获地层信息计算出工作面上覆地层的自重应力；针对性地布设压力传感器以进行断裂岩层自重应力数据采集等简单的技术手段，将采动覆岩导水裂隙带高度探测这一费时费力复杂的操作过程，简化成应力监测并依据应力检测结果反推算出具体的采动覆岩导水裂隙带高度位置。较好地解决了现有导水裂隙带高度探测技术中存在的成本高、工期长和精确低的技术难题。本发明相对于现有技术，具有探测结果精度高，所需时间短、施工快捷、操作简便、探测成本低等特点，具有良好的实用性。

主权项

一种基于应力监测的采动覆岩导水裂隙带高度探测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，依据煤系地层综合柱状图获取地层信息，所述地层信息包括工作面上覆各岩层的岩性、厚度和容重基础数据；第二步，按下式(1)计算出工作面上覆地层的自重应力σ₀：${\sigma }_0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\gamma }_i{h}_i---\left(1\right);$上式(1)中：σ₀：上覆地层的自重应力；n：地层编号，由煤层顶板向地表依次增大；γ_i：第i层岩层的容重；h_i：第i层岩层的厚度；第三步，以采煤工作面走向和倾向中线交叉点为起点，沿工作面倾向方向，在采煤工作面顶板断裂之前，在煤层底板上，以工作面基本顶周期来压步距为间距，埋设一排压力传感器，压力传感器数量至少为3个，并分别用信号传输线将各压力传感器与采集系统进行通讯连接；上述各压力传感器的规格型号相同，各压力传感器的量程均按计算所得的工作面上覆地层的自重应力σ₀的1.2‑1.8倍，取整数之后进行匹配选择；第四步，随着工作面向前推进，当采空区上方的各岩层在自重应力的作用下断裂直至垮落，垮落的各岩层的重力作用在煤层底板上，经由相应的各压力传感器检测并实时传送至数据采集系统；第五步，待采集系统采集到的各压力传感器所传送来的压力信号稳定后，找出各压力传感器中压力数值读数最大值σ_max，并按下式(2)计算出覆岩导水裂隙带的发育层位m：$\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\gamma }_i{h}_i={\sigma }_{\max }---\left(2\right);$上式(2)中：m:覆岩导水裂隙带的发育层位；γ_i：第i层岩层的容重；h_i：第i层岩层的厚度；第六步，按下式(3)计算出覆岩导水裂隙带的发育高度H：$H=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{h}_i---\left(3\right)$上式(3)中：h_i：第i层岩层的厚度。