张玉军研究员：采动煤层底板层次性破坏特征全空间多参量协同监测

2022-08-15 00:52:06

　　本文构修了煤层底板采动破环全空间众参量协同监测形式，并凭借监测结果从裂隙导水性、拉伸剪切应变、采动岩层物性等众参量角度，将古代“下三带”外面中的煤层底板采动导水妨害带划分为导水裂隙带、应力应变带、物性分别带，为煤层底板带压开采突水危害性评判和注浆处理层位选取供给凭借。

　　张玉军，博士，斟酌员，硕士生导师，中邦煤科首席科学家，现任中煤科工开采斟酌院有限公司（寰宇科技股份有限公司开采计划工作部）安定与生态境况斟酌所副所长。获孙越崎青年科技奖、世界煤炭企业修功立业优异大学结业生。中邦煤炭学会煤矿开采时间占定委员会委员、吉林省应急统治厅专家库专家、山西省煤炭学会千人智库高级专家。《煤炭科学时间》、《矿业安定与环保》、《中邦安定科学学报》青年编委。主理邦度自然科学基金面上项目2项，主理和参加邦度973项目、科技维持项目、中邦工程院接洽项目、集团科技改进等基金项目20余项，主理和参加煤炭企业团结项目100余项。14项效率获省部级科技进取奖，此中一等奖2项，二等奖4项。揭晓论文50余篇，SCI/EI检索12篇，参加编写专著2部；授权发现专利20余项；参加修订了《兴办物、水体、铁途及重要井巷煤柱留设与压煤开采类型》。

　　1.中煤科工开采斟酌院有限公司；2.寰宇科技股份有限公司开采计划工作部；3.煤炭资源高效开采与洁白行使邦度要点实践室

　　为全部获取采动煤层底板妨害演化及目标性特质，采用钻孔注水试验法（点）、钻孔窥视法（点）、钻孔分散式光纤监测法（线种办法，构修了煤层底板全空间点-线-面协同监测形式；凭据煤层底板采动妨害水准，从裂隙导水性、拉伸剪切应变、采动岩层物性众参量角度，将将古代的“下三带”中的煤层底板采动导水妨害带划分为导水裂隙带、应力应变带、物性分别带；以平朔矿区9 煤职责面为实测对象，监测获取了采动煤层底板全空间、消息态、众目标变形妨害特质。斟酌结果阐明：点-线-面众参量协同监测办法正在监测空间上可实行点线面消息维系监测，正在监测内容上可知足直接或间接获取裂隙发育特质、导水性、应变变形以及物性等众参量的哀求。钻孔注水试验法和钻孔窥视法为直接监测裂隙发育特质的办法，获取的导水妨害带高度为21.75ｍ；采用钻孔分散式光纤监测法可动态监测裂隙发育特质，领悟得出正在职责面饱动至钻孔邻近，底板个别岩体闪现拉伸妨害，职责面推过钻孔一段隔断，底板岩体拉伸水准不断增大、但妨害深度根本连结褂讪，实测得出应力应变带高度为25.15ｍ；采用瞬变电磁法可对照获取采前、采后底板岩体物性转化特质，领悟得出物性分别带高度为22～27ｍ，较好地验证了底板采动妨害目标性划分特质。

　　我邦中东部浅部煤炭资源日益枯窘，追随开采深度逐步扩张，煤炭资源的安定开采受奥陶系灰岩水恐吓日趋要紧。煤层开采导致底板个别岩体产生塑性变形而丢失阻隔水才华，煤层底板妨害深度是带压开采评判以及奥灰水害处理层位确定的首要内容。近年来，邦内学者针对煤层底板妨害深度监测展开了豪爽斟酌。朱术云、段宏飞等采用应力应变传感器对煤层底板妨害深度举行了实测斟酌；张平卿采用“一发双收”探头举行了底板妨害深度的超声波探测；孙修等统计了煤层采动流程中底板岩体的微震事务，斟酌指出倾斜职责面煤层底板呈“勺形”妨害形状；刘超级通过微震监测得出底板岩体分裂事务重要纠合正在超前支承压力增大区和采空区应力低值区；刘志新等提出了环职责面电磁法观测体系，用于监测职责面底板突水危害性；宋文成等采用双端封堵测漏装备对底板妨害深度举行了探测；王莹等通过对照采动前后覆岩电阻率转化，斟酌覆岩妨害特质；笔者等归纳采用钻孔漏失量观测法和钻孔窥视法对覆岩妨害高度举行监测；王厚柱等采用直流电法对近隔断煤层反复采动底板妨害深度举行监测，监测的下行开采流程中采空区下的煤层底板妨害深度小于估计值；王朋朋等借助微震监测和承压水水位监测数据，为斟酌底板突水危害性供给新途径；有文献针对分歧地质采矿前提采用微震办法对底板妨害深度、裂隙演化举行了监测。归纳领悟，邦外里学者针对煤层底板妨害、底板突水危害性举行了较为全部的监测，可是众为一种或两种要领举行监测，监测内容相对较为简单。从煤矿水害的紧密化斟酌角度开赴，隔断煤层底板隔断分歧，采动妨害水准也存正在较大分别，不光底板采动导水裂隙可能诱发水害变乱，乃至形成微细裂隙乃至应力转化底板岩体也极易导通隐伏构制，从而诱发底板突水变乱。目前，合于该方面的斟酌相对较少。

　　为此，基于底板钻孔注水试验、钻孔窥视、光纤感知测试和瞬变电磁4种办法的根本道理与特性，提出了点-线-面全空间众参量协同监测形式，并对煤层底板采动扰动妨害水准举行从新划分，维系现场工程实测案例举行了验证。

　　钻孔窥视法是将自带光源的防水高清摄像探头放入已施工的底板钻孔，逐段搜捕钻孔中分歧深度的地质构制、裂隙发育、水位等全景图片和视频，从而为底板采动妨害裂隙演化特质和发育深度定量化确定供给直观的图像音信和原料。

　　１）领悟了钻孔注水试验法、钻孔窥视法、光纤感知测试时间、瞬变电磁法的根本道理和特征，从“点-线-面”、消息维系以及众参量目标凭借的角度，构修了采动煤层底板妨害深度全空间众参量协同监测形式。

　　２）辞别从导水裂隙发育特质、底板应力应变特质、物性分别特质举行领悟，凭据煤层底板采动妨害水准将煤层底板受采动影响岩层按目标性特质，划分为导水裂隙带、应力应变带和物性分别带。

　　３）以平朔9煤某职责面为实测对象，领悟得出该职责面导水妨害带为21.75ｍ、应力应变带为25.15ｍ、物性分别带为22～27ｍ，较好地验证了底板采动妨害目标性划分特质。

　　张玉军，张风达，张志巍，等.采动煤层底板目标性妨害特质全空间众参量协同监测［J］.煤炭科学时间,2022,50（2）：86-94.