1.一种风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,局部失稳风险评估方法包括:步骤1:确定煤矿常规岩体单轴抗压强度值P常规、煤矿常规岩体完整性指标RQD常规值、煤矿常规岩体水理性指标值,吸水率λ常规、渗透系数η常规,煤矿常规岩体黏土类易膨胀矿物颗粒含量ω常规;
步骤2:采用随钻探测岩体强度方法,获取风氧化岩体单轴抗压强度值P风氧化,对比风氧化岩体单轴抗压强度值P风氧化和煤矿常规该类岩体单轴抗压强度值P常规;计算风氧化岩体强度衰减率P′,即:风氧化岩体单轴抗压强度的衰减值与煤矿常规该类岩体单轴抗压强度的比值,计算公式为:步骤3:采用岩体完整性指标现场打钻取岩芯方法,获取风氧化岩体完整性指标RQD风氧化,对比风氧化岩体完整性指标RQD风氧化和煤矿常规该类岩体完整性指标RQD常规;计算风氧化岩体完整性变异系数RQD′;即:风氧化岩体完整性指标降低值与煤矿常规该类岩体完整性指标的比值,计算公式为:步骤4:采用岩体水理性指标实验室测试方法,获取风氧化岩体吸水率λ风氧化、渗透系数η风氧化,对比风氧化岩体吸水率λ风氧化、渗透系数η风氧化和煤矿常规该类岩体吸水率λ常规、渗透系数η常规,计算风氧化岩体吸水率变异系数λ′、渗透系数变异系数η′;
步骤5:采用电镜扫描和X光衍射方法,获取风氧化岩体黏土类矿物颗粒含量指标ω风氧化,对比风氧化岩体黏土类矿物颗粒含量指标ω风氧化和煤矿常规该类岩体黏土类矿物颗粒含量指标ω常规;计算风氧化岩体黏土类矿物颗粒含量变异系数ω′;
步骤6:依据风氧化岩体强度衰减率、完整性变异系数、吸水率变异系数、渗透系数变异系数、黏土类矿物颗粒含量变异系数对风氧化富水岩体变异程度进行定量评估,将风氧化程度划分为5类,即:未风氧化、微风氧化、弱风氧化、中等风氧化和强风氧化。
2.根据权利要求1所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,步骤6之后还包括:步骤7:在风氧化富水岩体变异程度定量评估及分类的基础上,针对风氧化富水巷道局部失稳影响因素进行分析,风氧化富水巷道局部失稳影响因素包括:风氧化变异程度、百米巷道顶板离层量、百米巷道失效锚杆数量、围岩塑性区扩展;
步骤8:采用光纤光栅离层实时精密监测装置现场实测风氧化富水百米巷道顶板离层量;
步骤9:采用锚杆拉拔测试方法现场实测风氧化富水百米巷道失效锚杆数量;
步骤10:采用计算机数值模拟方法分析风氧化富水巷道围岩塑性区扩展;依据风氧化富水巷道围岩现场实际地质条件,建立数值模拟模型,分析特定支护参数条件下巷道围岩塑性区发育、扩展情况,得出塑性区扩展区域面积S塑性区,则塑性区扩展度S′即为塑性区扩展区域面积S塑性区与巷道断面积S巷道之比,即:步骤11:依据风氧化变异程度、百米巷道顶板离层量平均值、百米巷道失效锚杆数量、围岩塑性区扩展度对风氧化富水巷道局部失稳风险进行定量评估,将风氧化富水巷道局部失稳风险划分为5个级别,分别对应5种围岩状态,即:Ⅰ级风险(稳定状态)、Ⅱ级风险(亚稳定状态)、Ⅲ级风险(近失稳状态)、Ⅳ级风险(临失稳状态)和Ⅴ级风险(失稳垮冒状态)。
3.根据权利要求1所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,步骤4还包括:
风氧化岩体吸水率变化值与煤矿常规该类岩体吸水率的比值,计算公式为:风氧化岩体渗透系数变化值与煤矿常规该类岩体渗透系数的比值,计算公式为:
4.根据权利要求1所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,步骤5还包括:
风氧化岩体黏土类矿物颗粒含量变化值与煤矿常规该类岩体黏土类矿物颗粒含量的比值,计算公式为:
5.根据权利要求2所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,步骤8还包括:
光纤光栅离层实时精密监测装置包括:离层监测组件、离层传输组件、离层实时显示记录组件;
离层监测组件包括:锚头、钢丝绳、光纤光栅顶板离层监测仪;
离层传输组件包括:传输光缆、FBG解调仪;
离层实时显示记录组件包括:网络服务器、计算机;
在风氧化富水巷道垂直顶板方向钻进一个穿过多个层位的钻孔,在钻孔内安装至少三个不同深度的锚头,三个锚头的一端分别用不同长度的细钢丝引导至孔外,细钢丝另一端与钻孔外的光纤光栅顶板离层监测仪连接,该光纤光栅顶板离层仪内部分别安装有三个性能相同的光纤光栅位移传感器,光纤光栅位移传感器上的尾纤与传输光缆一端连接,传输光缆另一端与FBG解调仪连接,FBG解调仪通过无线网络服务器与计算机连接,实现通过离层传输光缆将离层数据信息远距离传输至地面监控中心,地面监控中心的网络服务器实时储存数据信息,计算机与网络服务器连接,计算机实时显示数据信息。
6.根据权利要求5所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,光纤光栅顶板离层监测仪高为25-30cm,底座直径为 钢丝采用仪器专用钢丝绳,钢丝绳断面直径为0.8mm,位移传感器测量长度范围为0-20cm,精度为1.0mm。
7.根据权利要求2或5所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,在巷道长度100m范围内,选取四个测试断面,四个测试断面的位置分别为巷道长度
20m、巷道长度40m、巷道长度60m、巷道长度80m位置处,每个断面在顶板安装一套光纤光栅离层实时精密监测装置,共获取四个不同位置处的顶板离层数值,编号为L1、L2、L3、L4;则百米巷道顶板离层量平均值为
8.根据权利要求2所述的风氧化富水巷道局部失稳风险评估方法,其特征在于,步骤9还包括:
在巷道长度100m范围内,选取四个测试断面的位置分别为:巷道长度20m位置处、巷道长度40m位置处、巷道长度60m位置处、巷道长度80m位置处,每个断面选取顶板两根锚杆做拉拔试验,共拉拔八根锚杆。