李学良，河北乐亭人，博士（后），副研究员，硕士生导师，国家注册安全工程师、一级注册建造师（矿业）、注册咨询工程师，中国地质大学（北京）、华北科技学院等多所高校研究生合作导师，中国科协“科普中国”专家，中国知网评审专家库专家，《现代矿业》专委会委员。现主要从事开采沉陷与土地复垦方面的研究与设计工作。主持和参与国家科技支撑计划、国家出版基金等纵向项目10余项，矿企横向项目60 余项；获省部级奖励10项，发表论文45篇，参编著作3部，授权专利5项，登记软件著作权3项，参编各类标准3部。

主要内容

在综合分析现有监测手段的基础上，兼顾覆岩空洞裂隙可视化、覆岩垂向应力应变特征、覆岩破坏程度等多个有效反映深部条带采空区覆岩残余变形的重要因素与指标监测要求，优选出4种较为成熟的监测手段，以“点-线-面-体”和动静结合的方式，科学监测条带老采空区上覆岩层的裂隙发育、空洞分布、拉压应变、岩层物性、空间岩体破裂与形变等情况，以实现对深部条带老采空区覆岩移动变形的有效分析。

1.  各监测方法原理及适用性

1.1   钻孔电视法

1.2   分布式光纤感测法

1.3   井间电法CT

1.4   微震法

2.   多参量监测思路及模式

2.1 监测思路

图  2  多参量监测布置方式示意图

2.2   技术模式

图  3  深部条带老采空区覆岩破坏多参量监测模式

2.   监测实例分析

3.1   项目概况

项目区位于济宁煤田中北部，地层自下到上为：奥陶系、石炭系、二叠系、第四系[22]。开采煤层位于山西组，开采方式为条带开采，采宽与留宽均为50 m，采深为520~600 m，采高2.7~3.4 m，最后一个工作面于2012年10月停采。 

目前，项目区理论上已达到基本稳沉状态，根据该矿井及周边矿井开采规划，项目区后续不受二次开采影响。为确保采空区上方地表土地未来工程建设安全，采用“点-线-面-体”多参量监测模式对其覆岩破坏及结构稳定性进行系统分析。

3.2   监测方案

图  4  现场监测点布置示意图

3.3   监测结果

3.3.1   钻孔电视法(“点”)

3.3.2   分布式光纤感测法(“线”)

图  5  全孔深光纤应变曲线

3.3.3   井间电法CT(“面”)

图  6  2#与5#电阻率CT断面分析图

3.3.4   微震法(“体”)

图  7  微震事件三维分布展示

3.4   监测结果综合分析

表  1  “点-线-面-体”监测结果分析

4. 结束语

1) 综合分析了钻孔电视法、分布式光纤感测法、井间电法CT、微震法的工作原理及其在覆岩监测中的适用范围，从“点-线-面-体”、动静结合及多参量指标特性的角度，构建了深部条带老采空区覆岩破坏多参量监测模式，并结合现场实践进行了验证分析，得出条带老采空区裂隙多集中在裂隙带，少量空洞位于垮落带，覆岩整体无明显移动破坏，覆岩结构相对稳定的结论。

2) 多参量监测从覆岩裂隙发育、空洞分布、竖向拉压应变、岩层物性、空间岩体破裂与变形监测入手，实现了“点-线-面-体”相结合的全面监测体系；各参量通过不同时空尺度进行监测并相互验证，为准确掌握深部条带采空区覆岩稳定性提供了新思路。

3) 深部条带采空区在结构形态上有别于常规的长壁采空区，其煤柱及覆岩在采后较长一段时间内能够保持相对稳定，但需要注意的是煤柱在长期负荷作用下易产生蠕变破坏，判断采空区及其覆岩的长期稳定性时应考虑时间效应并加强监测。