一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：在相似模擬實(shí)驗(yàn)架左側(cè)梁、右側(cè)梁的上部凹槽內(nèi)前后方向布置三根滑動(dòng)橫梁，通過(guò)螺栓緊固滑動(dòng)橫梁；在滑動(dòng)橫梁左右方向固定與數(shù)顯千分表上端連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表下端通過(guò)卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測(cè)引線上部出露端連接，監(jiān)測(cè)引線下部出露端與移動(dòng)圓柱連接，選取不同套管尺寸，確定頂板監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間位置；在左側(cè)梁與右側(cè)梁前后面通過(guò)螺栓固定橫板，在組成的模型材料裝填空間中裝填不超過(guò)出露套管上端部的地質(zhì)相似體；裝填材料風(fēng)干后拆除前后橫板，將數(shù)顯千分表通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零；開(kāi)采模擬煤層，實(shí)時(shí)采集頂板三維空間移動(dòng)變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山相似模擬實(shí)驗(yàn)煤層開(kāi)采頂板監(jiān)測(cè)方法，屬于實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)方法領(lǐng)域，尤其涉及到礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山井下開(kāi)采頂板圍巖的穩(wěn)定直接影響著礦井的安全高效開(kāi)采，因而對(duì)礦山井下煤層開(kāi)采頂板監(jiān)測(cè)成為指導(dǎo)礦山井下工作面安全開(kāi)采的重要依據(jù)，但受地下工程環(huán)境的復(fù)雜性及難于現(xiàn)場(chǎng)研究的制約，而通過(guò)相似模擬實(shí)驗(yàn)可以還原礦山井下煤層開(kāi)采的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而成為了實(shí)現(xiàn)礦山井下煤層開(kāi)采過(guò)程的一種重要實(shí)驗(yàn)手段。目前，較多礦山相似模擬煤層開(kāi)采實(shí)驗(yàn)，多采用平面物理模型進(jìn)行模擬，對(duì)頂板移動(dòng)的監(jiān)測(cè)多采用出露平面進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，相似體內(nèi)部變化無(wú)法監(jiān)測(cè)，難以表征井下煤層實(shí)際開(kāi)采環(huán)境。因此，立體物理模擬煤層開(kāi)采實(shí)驗(yàn)以它更接近于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際而逐漸發(fā)展起來(lái)，但另一方面以其難以有較好方法實(shí)現(xiàn)煤層開(kāi)采過(guò)程中不同巖層頂板及同一巖層頂板不同位置的移動(dòng)監(jiān)測(cè)而受到制約。
[0003]基于實(shí)現(xiàn)礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板不同垂直、水平位置運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精確獲取，提出一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，用于精確復(fù)原與再現(xiàn)礦山井下煤層開(kāi)采環(huán)境，確定實(shí)際礦山井下煤層開(kāi)采過(guò)程中頂板移動(dòng)特征，為煤層開(kāi)采工作面圍巖控制提供依據(jù)與參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明基于礦山立體物理模擬實(shí)驗(yàn)煤層開(kāi)采過(guò)程中不同頂板位置移動(dòng)變化難以精確監(jiān)測(cè)的不足，提出一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，旨在解決礦山立體物理模擬實(shí)驗(yàn)煤層開(kāi)采頂板不同空間位置移動(dòng)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板不同位置移動(dòng)數(shù)據(jù)的精確獲取。該方法實(shí)現(xiàn)了礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采不同垂直、水平位置頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)追蹤與數(shù)據(jù)精確，能較好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其采取的技術(shù)方案是:在相似模擬實(shí)驗(yàn)架左側(cè)梁、右側(cè)梁的上部凹槽內(nèi)前后方向布置三根滑動(dòng)橫梁，通過(guò)螺栓緊固滑動(dòng)橫梁;在滑動(dòng)橫梁左右方向固定與數(shù)顯千分表上端連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表下端通過(guò)卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測(cè)引線上部出露端連接，監(jiān)測(cè)引線下部出露端與移動(dòng)圓柱連接，選取不同套管尺寸，確定頂板監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間位置;在左側(cè)梁與右側(cè)梁前后面通過(guò)螺栓固定橫板，在組成的模型材料裝填空間中裝填不超過(guò)出露套管上端部的地質(zhì)相似體;裝填材料風(fēng)干后拆除前后橫板，將數(shù)顯千分表通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零;開(kāi)采模擬煤層，實(shí)時(shí)采集頂板三維空間移動(dòng)變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0006]該方法主要包括以下步驟:
步驟一，進(jìn)行煤巖層相似模擬材料選取與頂板監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)，在相似模擬實(shí)驗(yàn)架的左側(cè)梁、右側(cè)梁上部凹槽內(nèi)前后方向設(shè)置三根滑動(dòng)橫梁，并依據(jù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前后方向位置移動(dòng)滑動(dòng)橫梁，并通過(guò)螺栓進(jìn)行緊固； 步驟二，在三根緊固滑動(dòng)橫梁左右方向分別安裝不同間距與數(shù)顯千分表連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表監(jiān)測(cè)端頭通過(guò)卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測(cè)引線上部出露端連接，監(jiān)測(cè)引線下部出露端與移動(dòng)圓柱相接；
步驟三，根據(jù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)左右方向位置，移動(dòng)滑動(dòng)橫梁上的磁吸底座，并進(jìn)行固定，同時(shí)，依據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)，選取不同長(zhǎng)度套管，確定模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直方向位置；
步驟四，通過(guò)螺栓穿越左側(cè)梁、右側(cè)梁兩端螺孔在左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面固定橫板，在圍成的模型材料裝填空間中裝填地質(zhì)相似體，裝填高度低于出露套管上端部；
步驟五，相似模擬區(qū)裝填材料風(fēng)干后，拆除左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面緊固的橫板，數(shù)顯千分表通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的電腦相連，通過(guò)監(jiān)測(cè)軟件將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零；
步驟六，開(kāi)采模擬煤層，實(shí)時(shí)采集不同空間位置頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保存記錄并分析數(shù)據(jù)。
[0007]進(jìn)一步，在步驟一中，相似模擬實(shí)驗(yàn)架由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁、拉桿與基座組成。
[0008]進(jìn)一步，在步驟二中，磁吸底座通過(guò)磁鐵吸引固定于滑動(dòng)橫梁上，下沉量超過(guò)數(shù)顯千分表最大量程時(shí)卡環(huán)自動(dòng)打開(kāi)。
[0009]進(jìn)一步，在步驟三中，套管內(nèi)直徑小于監(jiān)測(cè)引線外直徑，監(jiān)測(cè)引線可在套管內(nèi)移動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步，在步驟四中，橫板固定左側(cè)梁、右側(cè)梁同面，模型材料裝填空間由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁與橫板圍成，且地質(zhì)相似體鋪裝時(shí)采用云母分層。
[0011]進(jìn)一步，在步驟五中，數(shù)顯千分表清零前的讀取數(shù)據(jù)大于零。
[0012]進(jìn)一步，在步驟六中，開(kāi)采煤層為長(zhǎng)、寬、高成比例的木條模擬，通過(guò)抽取木條模擬煤層開(kāi)米。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:本發(fā)明通過(guò)在礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采實(shí)驗(yàn)中相似地質(zhì)體鋪裝時(shí)埋入頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)的移動(dòng)圓柱、監(jiān)測(cè)引線與套管，實(shí)現(xiàn)礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板不同位置移動(dòng)數(shù)據(jù)的精確獲取。該方法實(shí)現(xiàn)了礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板三維空間移動(dòng)變化的實(shí)時(shí)追蹤與精確監(jiān)測(cè)，能較好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法示意圖。
[0015]圖2是圖1的左視圖。
[0016]圖3是圖1的俯視圖。
[0017]圖中:I為磁吸底座;2為數(shù)據(jù)傳輸線;3為卡環(huán);4為監(jiān)測(cè)引線;5為套管;6為左側(cè)梁；7為頂板;8為移動(dòng)圓柱;9為煤層；10為拉桿；11為數(shù)顯千分表；12為滑動(dòng)橫梁；13為右側(cè)梁；14為螺孔;15為螺栓;16為橫板;17為底橫梁;18為基座。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0019]本發(fā)明提供了一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法。
[0020]如圖1?3所示，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】包括如下步驟:
步驟一，進(jìn)行煤巖層相似模擬材料選取與頂板7監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)計(jì)，在相似模擬實(shí)驗(yàn)架的左側(cè)梁6、右側(cè)梁13上部凹槽內(nèi)前后方向設(shè)置三根滑動(dòng)橫梁12，并依據(jù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前后方向位置移動(dòng)滑動(dòng)橫梁12，并通過(guò)螺栓15進(jìn)行緊固；
步驟二，在三根緊固滑動(dòng)橫梁12左右方向分別安裝不同間距與數(shù)顯千分表11連接的磁吸底座I，數(shù)顯千分表11監(jiān)測(cè)端頭通過(guò)卡環(huán)3與套管5內(nèi)監(jiān)測(cè)引線4上部出露端連接，監(jiān)測(cè)引線4下部出露端與移動(dòng)圓柱8相接；
步驟三，根據(jù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)左右方向位置，移動(dòng)滑動(dòng)橫梁12上的磁吸底座1，并進(jìn)行固定，同時(shí)，依據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)，選取不同長(zhǎng)度套管5，確定模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直方向位置；
步驟四，通過(guò)螺栓15穿越左側(cè)梁6、右側(cè)梁13兩端螺孔14在左側(cè)梁6、右側(cè)梁13前后面固定橫板16，在圍成的模型材料裝填空間中裝填地質(zhì)模擬相似體，裝填高度低于出露套管5上端部；
步驟五，相似模擬區(qū)裝填材料風(fēng)干后，拆除左側(cè)梁6、右側(cè)梁13前后面緊固的橫板16，數(shù)顯千分表11通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線2與實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的電腦相連，通過(guò)監(jiān)測(cè)軟件將數(shù)顯千分表11初始數(shù)據(jù)清零；
步驟六，開(kāi)采模擬煤層9，實(shí)時(shí)采集不同空間位置頂板7移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保存記錄與分析數(shù)據(jù)。
[0021]進(jìn)一步，在步驟一中，相似模擬實(shí)驗(yàn)架由左側(cè)梁6、右側(cè)梁13、底橫梁17、拉桿10與基座18組成。
[0022]進(jìn)一步，在步驟二中，磁吸底座I通過(guò)磁鐵吸引固定于滑動(dòng)橫梁12上，下沉量超過(guò)數(shù)顯千分表11最大量程時(shí)卡環(huán)3自動(dòng)打開(kāi)。
[0023]進(jìn)一步，在步驟三中，套管5內(nèi)直徑小于監(jiān)測(cè)引線外直徑，監(jiān)測(cè)引線可在套管5內(nèi)移動(dòng)。
[0024]進(jìn)一步，在步驟四中，橫板16固定左側(cè)梁6、右側(cè)梁13同面，模型材料裝填空間由左側(cè)梁6、右側(cè)梁13、底橫梁17與橫板16圍成，且地質(zhì)相似體鋪裝時(shí)采用云母分層。
[0025]進(jìn)一步，在步驟五中，數(shù)顯千分表11清零前的讀取數(shù)據(jù)大于零。
[0026]進(jìn)一步，在步驟六中，開(kāi)采煤層9為長(zhǎng)、寬、高成比例的木條模擬，通過(guò)抽取木條模擬煤層9開(kāi)米。
[0027]本發(fā)明不僅僅局限于本實(shí)施方式的描述，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，進(jìn)行煤巖層相似模擬材料選取與頂板監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)計(jì)，在相似模擬實(shí)驗(yàn)架的左側(cè)梁、右側(cè)梁上部凹槽內(nèi)前后方向設(shè)置三根滑動(dòng)橫梁，并依據(jù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前后方向位置移動(dòng)滑動(dòng)橫梁，并通過(guò)螺栓進(jìn)行緊固； 步驟二，在三根緊固滑動(dòng)橫梁左右方向分別安裝不同間距與數(shù)顯千分表連接的磁吸底座，數(shù)顯千分表監(jiān)測(cè)端頭通過(guò)卡環(huán)與套管內(nèi)監(jiān)測(cè)引線上部出露端連接，監(jiān)測(cè)引線下部出露端與移動(dòng)圓柱相接； 步驟三，根據(jù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)左右方向位置，移動(dòng)滑動(dòng)橫梁上的磁吸底座，并進(jìn)行固定，同時(shí)，依據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)，選取不同長(zhǎng)度套管，確定模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直方向位置； 步驟四，通過(guò)螺栓穿越左側(cè)梁、右側(cè)梁兩端螺孔在左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面固定橫板，在圍成的模型材料裝填空間中裝填地質(zhì)相似體，裝填高度低于出露套管上端部； 步驟五，相似模擬區(qū)裝填材料風(fēng)干后，拆除左側(cè)梁、右側(cè)梁前后面緊固的橫板，數(shù)顯千分表通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的電腦相連，通過(guò)監(jiān)測(cè)軟件將數(shù)顯千分表初始數(shù)據(jù)清零； 步驟六，開(kāi)采模擬煤層，實(shí)時(shí)采集不同空間位置頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保存記錄并分析數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟一中，相似模擬實(shí)驗(yàn)架由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁、拉桿與基座組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟二中，磁吸底座通過(guò)磁鐵吸引固定于滑動(dòng)橫梁上，下沉量超過(guò)數(shù)顯千分表最大量程時(shí)卡環(huán)自動(dòng)打開(kāi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟三中，套管內(nèi)直徑小于監(jiān)測(cè)引線外直徑，監(jiān)測(cè)引線可在套管內(nèi)移動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟四中，橫板固定左側(cè)梁、右側(cè)梁同面，模型材料裝填空間由左側(cè)梁、右側(cè)梁、底橫梁與橫板圍成，且地質(zhì)相似體鋪裝時(shí)采用云母分層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟五中，數(shù)顯千分表清零前的讀取數(shù)據(jù)大于零。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立體物理模擬煤層開(kāi)采頂板移動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟六中，開(kāi)采煤層為長(zhǎng)、寬、高成比例的木條模擬，通過(guò)抽取木條模擬煤層開(kāi)采。
【文檔編號(hào)】G01B5/02GK105928440SQ201610491686
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】辛亞軍, 安定超, 李夢(mèng)遠(yuǎn), 郭宏, 姬紅英
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)