一种近直立煤层超前支承应力的测试方法与流程

本申请涉及煤矿监测相关，尤其涉及一种近直立煤层超前支承应力的测试方法。

背景技术：

1、随着我国煤矿开采深度和开采强度不断增加，冲击地压等动力灾害问题日益突出，对工作面超前支承应力的精准监测提出了更高要求。近直立煤层通常指倾角为85°～90°的煤层，其赋存状态与采动应力演化规律明显区别于水平及缓倾斜煤层。在近直立煤层开采过程中，受重力、层理结构及覆岩运动影响，工作面前方超前支承应力集中区多呈倾斜状、非对称分布，并沿巷道顶板及底板方向扩展，其空间形态及演化规律更加复杂，因此传统基于水平煤层的应力分布理论与监测经验难以直接适用。

2、目前井下多采用煤体应力计、钻孔应力传感器等对超前支承应力进行监测，但现有布置方式通常沿巷道走向按固定间距及固定深度设置，默认应力场呈对称分布且主应力方向稳定。然而在近直立煤层条件下，应力集中区位置及最大主应力方向均具有明显偏移特征，若仍采用传统固定参数布置方式，易导致监测设备偏离真实高应力区域，或监测方向与主应力不匹配，从而影响监测结果的准确性与可靠性。

技术实现思路

1、本申请的目的在于克服上述问题，提供一种近直立煤层超前支承应力的测试方法、存储介质、电子设备及计算机程序产品。

2、本申请的技术方案提供一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，包括：

3、基于目标近直立煤层的地质参数和开采参数，构建近直立煤层开采数值模拟模型；

4、基于所述近直立煤层开采数值模拟模型，模拟煤层回采过程，确定工作面前方的超前支承应力集中区；

5、根据所述超前支承应力集中区的空间分布特征，确定超前支承应力集中区的空间分布参数；

6、根据所述空间分布参数，确定应力传感器安装方案；

7、根据所述应力传感器安装方案在巷道内施工监测钻孔，在所述监测钻孔内安装应力传感器。

8、进一步地，所述在所述监测钻孔内安装应力传感器之后，还包括：

9、在煤层回采过程中，对所述应力传感器进行实时监测，根据应力传感器与工作面之间的空间距离变化和/或应力监测数值变化，对所述应力传感器的位置进行调整。

10、进一步地，所述根据应力传感器与工作面之间的空间距离变化和/或应力监测数值变化，对所述应力传感器的位置进行调整，具体包括：

11、将位于工作面前方且与工作面距离最近的所述应力传感器作为待转移传感器；

12、当所述待转移传感器与工作面的距离小于预设距离阈值，和/或所述待转移传感器的应力监测数值在达到峰值后下降到预设阈值范围内时，对所述待转移传感器进行拆卸回收；

13、将拆卸后的所述待转移传感器安装于工作面前方的所述超前支承应力集中区的前缘监测位置。

14、进一步地，所述近直立煤层开采数值模拟模型包括数值模拟应力值和原岩应力值；

15、所述基于所述近直立煤层开采数值模拟模型，模拟煤层回采过程，确定工作面前方的超前支承应力集中区，具体包括：

16、根据所述数值模拟应力值和所述原岩应力值，确定所述数值模拟模型中各位置的应力集中系数；

17、若所述应力集中系数大于预设临界阈值系数，将对应区域确定为所述超前支承应力集中区。

18、进一步地，所述空间分布特征包括所述超前支承应力集中区的边界节点的空间坐标数据；

19、所述空间分布参数包括所述超前支承应力集中区与巷道的走向距离、所述超前支承应力集中区与巷道的垂向距离以及所述超前支承应力集中区与水平方向的夹角范围；

20、所述根据所述超前支承应力集中区的空间分布特征，确定超前支承应力集中区的空间分布参数，具体包括：

21、获取所述超前支承应力集中区的边界节点的空间坐标数据；

22、根据所述边界节点的空间坐标数据，计算所述超前支承应力集中区相对于巷道的走向距离、相对于巷道的垂向距离以及相对于水平方向的夹角范围；

23、所述垂向距离包括顶板最大延伸高度与底板最大延伸深度；

24、所述夹角范围包括所述超前支承应力集中区的边界节点与预设参考点之间连线相对于水平面的最大夹角值和最小夹角值。

25、进一步地，所述空间分布参数包括所述超前支承应力集中区与巷道的走向距离、所述超前支承应力集中区与巷道的垂向距离以及所述超前支承应力集中区与水平方向的夹角范围；

26、所述根据所述空间分布参数，确定应力传感器安装方案，具体包括：

27、根据所述走向距离确定走向监测范围；

28、根据所述垂向距离确定监测钻孔的埋设深度；

29、根据所述夹角范围确定监测钻孔的施工角度；

30、根据所述走向监测范围、所述埋设深度和所述施工角度确定应力传感器安装方案。

31、进一步地，所述应力传感器安装方案包括监测钻孔的施工角度、埋设深度和走向监测范围；

32、所述根据所述应力传感器安装方案在巷道内施工监测钻孔，在所述监测钻孔内安装应力传感器，具体包括：

33、在所述超前支承应力集中区的预设范围内，根据所述监测钻孔的施工角度和所述埋设深度进行监测钻孔的施工；

34、在所述监测钻孔内安装至少两个所述应力传感器，分别位于浅基点和深基点；

35、调整所述应力传感器，所述应力传感器的安装深度小于巷道与所述超前支承应力集中区边缘之间的距离且所述应力传感器的受力方向与水平应力方向垂直。

36、本申请的技术方案还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法。

37、本申请的技术方案还提供一种电子设备，包括至少一个处理器；以及，

38、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

39、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法。

40、本申请的技术方案还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如前所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法。

41、采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

42、本申请的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，通过基于近直立煤层地质参数和开采参数构建近直立煤层开采数值模拟模型，模拟煤层回采过程，确定工作面前方的超前支承应力集中区；进一步基于超前支承应力集中区的空间分布特征确定空间分布参数，并依据空间分布参数制定应力传感器安装方案，在巷道内施工监测钻孔并安装应力传感器，实现对近直立煤层超前支承应力的精准监测。能够有效解决传统固定式监测方式难以适应近直立煤层超前应力倾斜状、非对称分布的问题，提高应力传感器布置的准确性以及监测数据的可靠性，从而提升近直立煤层冲击地压监测预警的准确性与工程适用性。

1.一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，所述在所述监测钻孔内安装应力传感器之后，还包括：

3.根据权利要求2所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，所述根据应力传感器与工作面之间的空间距离变化和/或应力监测数值变化，对所述应力传感器的位置进行调整，具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，所述近直立煤层开采数值模拟模型包括数值模拟应力值和原岩应力值；

5.根据权利要求1所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，所述空间分布特征包括所述超前支承应力集中区的边界节点的空间坐标数据；

6.根据权利要求1所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，所述空间分布参数包括所述超前支承应力集中区与巷道的走向距离、所述超前支承应力集中区与巷道的垂向距离以及所述超前支承应力集中区与水平方向的夹角范围；

7.根据权利要求1所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法，其特征在于，所述应力传感器安装方案包括监测钻孔的施工角度、埋设深度和走向监测范围；

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求1-7任一项所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器；以及，

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种近直立煤层超前支承应力的测试方法。