【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于智能監測，具體涉及一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法。
技術介紹
1、在礦體開采過程中，巷道的穩定性對作業的安全性至關重要。然而，對于傾角較大且厚度較薄的礦體，上盤巖體通常表現為松散、破碎狀態，巷道成型困難，且易發生圍巖坍塌或位移的情況。傳統支護技術，如單純的錨桿或噴射混凝土支護，難以滿足松散破碎巖體的穩定性要求，且在支護結構受到高應力作用時，易產生局部失穩的狀況。尤其在上向進路開采過程中，上盤巖體壓力集中，支護系統的耐久性和吸能特性成為影響巷道穩定的關鍵因素。
2、此外，傳統的對稱型支護往往忽略了不同方向圍巖的應力差異，導致支護材料存在一定浪費的情況，并增加了支護成本。而在巷道支護材料的使用上，若支護結構不可重復利用，則進一步增加了礦體回采成本。此外，缺乏實時監測的支護結構難以應對圍巖壓力的動態變化，無法及時預警高應力導致的支護失效風險，從而會嚴重影響作業的安全性。為此，亟需提供一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，以有效確保礦體開采作業的安全性。
技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的問題，本專利技術提供一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，該方法對上盤圍巖破碎薄礦脈回采具有較強針對性，其具有支護非對稱、材料可重復利用、智能監測及自適應支護強度等優勢，其通過結合充填固結工藝，為上層礦體的逐層開采提供了穩固支撐保障，確保了礦體開采過程的高效性、智能性、經濟性與安全性。
2、為了實現上述目的，本專利
3、步驟一：選定傾角為30°～55°、上方為上盤松散巖體、下方為下盤巖體的礦體作為開采目標，再于礦體底部的開采區域沿著礦體的走向布設直墻拱巷道；
4、步驟二：根據巖體的破碎程度，將上盤松散巖體分為輕度破碎、中度破碎和嚴重破碎三類；若為輕度破碎，則選擇0.5～1mpa的低強度注漿壓力和0.4～0.6m的紡錘型注漿導管布置間距作為注漿參數；若為中度破碎，則選擇1～2mpa的中等強度注漿壓力和0.3～0.5m的紡錘型注漿導管布置間距作為注漿參數；若為嚴重破碎，則選擇1～2mpa的高強度注漿壓力和0.2～0.3m的紡錘型注漿導管布置間距作為注漿參數；
5、其中，紡錘型注漿導管的管身斷面呈紡錘型，且管身長度方向的兩端分別具有注漿口和錐形頭部，紡錘型注漿導管上在管身寬度方向的兩側沿長度方向分別開設有多個出漿口，同時，管身寬度方向兩側的出漿口交錯地分布；紡錘型注漿導管上管身的內部于高度方向的端部安裝有壓力傳感器；
6、步驟三:?預設直墻拱巷道的邊界，根據選擇的注漿參數，在上盤松散巖體一側圍繞邊界的外圍斜向上方打入多根超前紡錘型注漿導管，并使紡錘型注漿導管與邊界之間的距離為0.5m，使紡錘型注漿導管與直墻拱巷道的軸向夾角為15°，同時，使錐形頭部錨入上盤松散巖體的深部區域中，并使紡錘型注漿導管的寬度方向與直墻拱巷道的環向方向一致;
7、步驟四:?建立紡錘型注漿導管的注漿口與注漿管道的連接，根據選擇的注漿參數，依次利用多根紡錘型注漿導管的注漿口進行高壓注漿作業，使漿液通過出漿口高速流入上盤松散巖體中，并形成1m厚的漿液錨固區，利用漿液錨固區在直墻拱巷道的外側形成非對稱型支護體，以提高上盤松散巖體的承載強度；
8、在注漿作業過程中，通過壓力傳感器實時采集注漿壓力信號，并發送至監測終端，監測終端通過注漿壓力信號獲取到注漿壓力數據，并根據注漿壓力數據的變化來實時監測注漿過程和漿液的擴散效果，并進一步結合漿液錨固區的強度來評估注漿加固效果；若注漿加固效果未達到預期標準，則調整注漿參數并重新進行注漿作業，直至達到預期標準；若注漿加固效果達到預期標準，則執行步驟五；
9、步驟五:?采用小型掘進臺車向巷道斷面打入若干個預裂爆破孔，并使預裂爆破孔的直徑為42mm，深度為2.5m；在直墻拱巷道邊界內設定距離進行光面爆破，并使單次爆破的進尺為2.5m；控制預裂爆破的炸藥量和范圍，使其不會破壞漿液錨固區；
10、爆破后，采用小型鏟運機將產生的礦石從進路鏟出；在礦石鏟出后，在直墻拱巷道內采用一根護頂式u型鋼、兩根護壁式u型鋼和兩個卡扣進行單次滯后支護，具體地，將兩根護壁式u型鋼相對地支設在直墻拱巷道兩直墻側，將護頂式u型鋼支設在直墻拱巷道的頂部，且使護頂式u型鋼的兩端嵌套于兩根護壁式u型鋼上端的外部，同時，在護頂式u型鋼和護壁式u型鋼的連接處嵌設斷面為u形的耐磨墊片，再使兩個卡扣分別套裝在護頂式u型鋼和兩根護壁式u型鋼的兩段連接處的外側，并使卡扣的緊固端位于護頂式u型鋼閉合段的外側，再利用鎖緊連接件將卡扣的緊固端進行鎖緊固定，以實現護壁式u型鋼和護頂式u型鋼之間的穩固連接；其中，卡扣為整體式結構，其具有一個緊固端，其內部形成用于容納疊合后護頂式u型鋼和護壁式u型鋼的固定腔；其中，鎖緊連接件包括螺栓、吸能材料、智能感知器和螺母，所述螺栓穿設于卡扣緊固端的通孔中，所述吸能材料和智能感知器均套裝于螺栓上，且吸能材料與螺栓的頭部鄰接，智能感知器與吸能材料鄰接，所述螺母通過螺紋配合套裝于螺栓的桿體段上；
11、隨著直墻拱巷道開挖的進度，在開挖后方以0.6m的間距依次進行多次滯后支護；
12、步驟六:?當頂部高應力來壓時，壓力通過護頂式u型鋼傳遞至與護壁式u型鋼的連接處，并與連接處的耐磨墊片產生滑動摩擦，利用耐磨墊片的滑動摩擦過程實現對來壓的第一級吸能；在護頂式u型鋼與耐磨墊片產生滑動摩擦的同時，卡扣的緊固端受到張力作用，并作用于吸能材料，使吸能材料受壓產生壓縮變形，利用吸能材料的壓縮變形實現對來壓的第二級吸能；同時，通過智能感知器實時采集變形壓力信號，并發送至監測終端，監測終端根據變形壓力信號獲得變形壓力數據，并與額定承載力進行對比，當變形壓力數據超過額定承載力時，控制報警裝置進行示警動作，同時，向指揮中心發出示警信號；
13、步驟七：在底部的礦體依次開采結束后，依次拆卸并回收滯后支護的護頂式u型鋼和護壁式u型鋼；拆卸回收作業完成后，采用尾砂漿對直墻拱巷道進行膠結充填作業，并使充填高度直至直墻拱巷道的頂部，以在直墻拱巷道內形成充填體，再采用設定時間進行固結處理，至此完成底部礦體的安全回采作業；在充填體凝固后，利用充填體對直墻拱巷道進行穩定的支護；
14、步驟八：在已充填直墻拱巷道頂部的一側沿著礦體的走向再次布設新的直墻拱巷道，然后重復執行步驟二至步驟七，對礦體新形成的底部繼續實施回采、支護和充填作業；
15、步驟九：多次重復執行步驟八，直至整個礦體回采完畢。
16、作為一種優選，在步驟一中，所述礦體的厚度不小于2m。
17、進一步，為了確保紡錘型注漿導管自身具有較強的承載能力，同時，為了能確保具有良好的注漿效果，在步驟二中，所述紡錘型注漿導管的管身高度為30mm，管身寬度為60mm，管身長度為6m；所述出漿口的直徑為10mm，且位于同側的多個出本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟一中，所述礦體（2）的厚度不小于2m。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟二中，所述紡錘型注漿導管（7）的管身高度為30mm，管身寬度為60mm，管身長度為6m；所述出漿口（71）的直徑為10mm，且位于同側的多個出漿口（71）間距為400mm。
4.根據權利要求3所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟一和步驟八中直墻拱巷道（4）的頂高為2.5m，直墻拱巷道（4）的寬度為3.1m，直墻拱巷道（4）的直墻高為1.2m。
5.根據權利要求4所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟五中，所述護頂式U型鋼（6）和護壁式U型鋼（5）均采用45號碳鋼制成，其中，護頂式U型鋼（6）和護壁式U型鋼（5）的截面高度為120～360mm，翼緣
6.根據權利要求5所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟七中，在充填體（11）凝固后進行強度檢測，當充填體（11）強度達到設計強度時，執行步驟八，當充填體（11）未達到設計強度時，在直墻拱巷道（4）內采用輔助支護措施增強充填體（11）的支護強度至設計強度，以確保直墻拱巷道（4）的穩定性。
7.根據權利要求6所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟五中，所述智能感知器（93）為壓力傳感器。
...【技術特征摘要】
1.一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟一中，所述礦體（2）的厚度不小于2m。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟二中，所述紡錘型注漿導管（7）的管身高度為30mm，管身寬度為60mm，管身長度為6m；所述出漿口（71）的直徑為10mm，且位于同側的多個出漿口（71）間距為400mm。
4.根據權利要求3所述的一種基于智能監測預警的自適應承壓吸能上向進路充填法，其特征在于，在步驟一和步驟八中直墻拱巷道（4）的頂高為2.5m，直墻拱巷道（4）的寬度為3.1m，直墻拱巷道（4）的直墻高為1.2m。
5.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜坤，畢瑞陽，玄祖普，李國慶，侯建華，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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