一種礦壓活動規律無損監測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及礦壓活動規律監測技術領域，具體是一種礦壓活動規律無損監測方法。
【背景技術】
[0002]煤炭作為我國主體能源，在能源生產和消費結構中所占比例一直在65%以上。據2015年國家統計局最新數據表明，原煤產量已從1998年的12.5億噸逐年增長至2014年的38.7億噸；預計我國煤炭需求峰值將在2020年出現，峰值水平為41至47億噸。在今后相當長時期內，煤炭的持續穩定供應事關我國現代化建設全局、是我國經濟健康發展的重要保障。
[0003]隨著淺部資源的逐漸枯竭，煤炭開采不斷向深部延伸。我國中東部大多數礦井開采深度已超過800m，如新汶礦區平均最大回采深度達到1032m。目前全國最深的礦井是山東能源新礦集團孫村煤礦，其開采深度已達到1501m，也是目前亞洲采深最深的煤礦。同時，我國金屬和有色金屬礦山也已進入1000~2000m的深部開采狀態。根據目前資源開采狀況來看，我國煤礦開采深度以8?12 m/a的速度增加，預計在未來20年內我國很多礦山開采深度將達到地下1500 m水平。
[0004]隨著我國煤炭開采深度不斷增加，深部開采表現出比淺部更為惡劣的工作環境，可用高地應力、高地溫和高孔隙水壓(或氣壓)、強烈的多次開采擾動的“三高一擾動”特點來概括。在采深900m~1100m時，實測地應力一般在30_40MPa左右，在巷道初次開挖后引起的周邊圍巖次生應力可達60MPa以上。受上下覆煤層的多次開采擾動影響，深部巷道處于一種礦山壓力(簡稱礦壓)急劇調整狀態。在礦山壓力作用下的一系列力學現象，以頂板垮落、底鼓、片幫、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等不同形式呈現出來，煤炭資源的安全高效開采面臨著極其嚴峻的礦壓顯現問題。
[0005]礦壓監測方法主要有巷道表面位移監測、頂板離層監測、深部位移監測、錨桿受力監測等。前三者都屬于巷道圍巖表面或內部的位移監測，對頂板冒落的預警與控制具有一定指導意義，但巷道位移(或變形)與礦山壓力并不存在一一對應關系。因此，要準確掌握礦壓活動規律必須采用直接測力方法來進行礦山壓力監測，從而錨桿受力監測成為礦壓活動規律監測的一項重要監測手段。
[0006]目前，通常采用液壓枕或測力錨桿進行錨桿受力監測，但在實際應用中發現這些監測手段與方法存在如下缺點:
①需要事先布置測點并安裝相關的監測儀器等，不能大面積地實施錨桿受力監測；
②因每個工人錨桿施工及其液壓枕安裝操作存在差異，液壓枕與巖面接觸面積有所不同，導致監測結果與實際受力情況有所差異；
③液壓枕結構較為復雜，隨著錨桿受力的增加和作用時間的延長，液壓枕易受損或監測結果失真；
④事先定點安設的錨桿受力監測站(大多礦井每50m布置一組)，無法對巷道該區域錨桿受力狀態進行有效評估，也無法對錨桿支護狀態進行合理評價；同時，不能較好地發現巷道異常斷面或隱性危險處。
【發明內容】
[0007]為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種礦壓活動規律無損監測方法，操作簡單，可較好地掌握深部巷道圍巖礦壓活動規律，保證巷道圍巖穩定，控制礦壓顯現，減少人員傷亡事故，也可有效評估錨桿支護狀態。
[0008]本發明是以如下技術方案實現的:一種礦壓活動規律無損監測方法，包括如下步驟:
步驟1:在需要獲得礦壓活動規律的回采巷道里，從采煤工作面端頭起，沿巷道軸線向前50m巷道內的每3排錨桿，設置一組測試斷面，分別對該組測試斷面的頂板和兩幫需要進行錨桿軸力測試的錨桿進行編號；
步驟2:采用礦用本安型錨桿無損檢測系統分別對編號錨桿進行錨桿軸力測試；
步驟3:隨著采煤工作面向前推進，需要在巷道外段沿工作面推進方向繼續增加測試斷面，每3排錨桿增加一組測試斷面，使得測試區段始終保持在50m左右；測試區段隨著采煤工作面向前推進而不斷向前推移；
步驟4:重復步驟2?步驟3，使得每根錨桿軸力測試次數超過6次以上；
步驟5:將每根錨桿測試軸力作為縱坐標，采煤工作面推進距離作為橫坐標，輸入二維坐標系里作圖，即可得到距工作面不同距離錨桿軸力變化規律，進而得到該采煤工作面推進的巷道圍巖礦壓活動規律。
[0009]其進一步是:礦用本安型錨桿無損檢測系統包括錨桿無損檢測儀、套管和測力傳感器，錨桿軸力測試具體步驟如下:
步驟201:在測試錨桿外漏端擰上套管，使得套管與錨桿螺母緊密接觸。
[0010]步驟202:打開錨桿無損檢測儀；
步驟203:將附帶數據傳輸線的測力傳感器敷設在套管的外端，然后將數據傳輸線連接在錨桿無損檢測儀上；
步驟204:對與錨桿螺母緊貼的套管里端施加激震信號，使得該激震信號沿錨桿進行傳播；通過測力傳感器接收傳播信號并進行頻譜分析，即可得到所測錨桿軸向受力。
[0011]需要進行錨桿軸力測試的錨桿選取位于頂板和兩幫中間部位的錨桿。
[0012]需要進行錨桿軸力測試的錨桿為非全長錨固的金屬錨桿。每根錨桿軸力測試10次。
[0013]本發明的有益效果是:通過對錨桿軸力進行無損監測，有效確定超前支承壓力范圍，實時掌握礦壓活動規律，及時發現巷道支護異常區段和隱伏構造影響區域，控制礦壓顯現，減少人員傷亡事故；可對巷道錨桿軸力方便、高效檢測，實時獲取錨桿支護狀態，有效評估錨桿支護狀態，為支護方案設計及其參數修正提供科學依據，具有重要工程實踐意義。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的礦壓監測斷面平面布置示意圖；
圖2為本發明的礦壓監測斷面測試錨桿剖面布置示意圖； 圖3為本發明的錨桿軸力監測裝置及其測試過程示意圖