專利名稱：井下采掘空間頂板離層的預警方法
技術領域：
本發明屬于煤礦開采技術領域，尤其是煤礦回采工作面頂板和巷道頂板冒 落的方法。
技術背景在煤礦回采工作面開采和巷道掘進過程中，當頂板懸露到一定的面積時，頂板就要冒落，造成人員的傷亡。通常，最危險的頂板厚度為下部3 5米范圍的 頂板， 一般要對該部分頂板的冒落進行預報。目前，對頂板離層的預報監測儀器包括機械式(人工讀數)、電磁轉換式(自 動定時讀數和存儲數據、人工用分機取數)和離層遙測監測系統(自動定時讀數 和存儲數據、自動傳輸到地面計算機)，這些監測手段對預防頂板冒落起到積極 作用。但是，在對監測到離層數據進行頂板冒落預警處理方面，都是基于具體地 點頂板離層量值大小和離層速度大小，通過給定閾值進行頂板冒落預警。由于不 同地點頂板離層量和離層速度不一樣，例如在巷道中部處所監測到的頂板離層量 和離層速度要遠大于靠近兩幫處頂板離層量和離層速度，因此，對于同一巷道而 言，由于頂板離層冒落的閾值是一給定的常數，這樣將會出現因離層儀安裝位置 的不同而導致對同一區域頂板離層冒落預報結果出現偏差，仍給采掘工程安全的 可靠性帶來很大影響，致使在有離層監測的巷道仍然存在發生冒頂事故的現象。 因此，很需要對現有預警方法進行改進，消除因離層監測安設位置的不同而造成 的頂板冒落預報結果的偏差。目前對這方面的研究尚未見到國內外類似研究的報 道。發明內容本發明的目的是針對上述頂板離層冒落預報的不足，提出一種預報結果較為 準確的預警方法。本發明的技術方案是一、在監測地點打孔安裝自動讀數和存儲數據的離層傳感器，在地面安裝離 層遙測監測系統，離層傳感器每隔一定時間采集離層位移數據，并將數據傳輸到 離層遙測監測系統存入相關數據文件。二、對離層位移數據進行處理及頂板離層冒落預警 由離層遙測監測系統對采集到的離層位移數據進行處理，具體步驟為 1、對采集到的離層位移數據增量hn除以數據采集間隔時間m得到離層速度 值、，即v"二hym。計算某一時刻離層速度比率人，艮P:2、 設置監測地點頂板冒落時的極限離層速度比率《，即離層預警常數閾值。3、 判斷某一時刻離層速度比率A是否超過設定的常數閥值，如超過常數閥值，判定離層即將發生，作出相應預警。本發明的積極效果是采用離層速度比率;in作為預警指標，由于離層速度比率人在同一巖層中不同的巷道位置是不變的，這樣可以避免在采掘空間內因離層傳感器安設位置的不同 而對頂板冒落預警的結果產生影響，確保在有可能發生離層區域的所有位置處進 行離層監測預警的等價性，提高離層預報的準確性。
圖l為離層傳感器安裝布置圖；圖2為測得的兩個傳感器離層速度圖；圖3為經數據處理獲得的離層速度比率圖；圖4為數據處理過程原理框圖。
具體實施方式
下面根據某礦的具體實施進一步說明本發明的方法。例某礦煤層厚度2.8米，頂板自下至上為1.6米的粉砂巖和3.0米的中粒 砂巖，巷道寬度4米、高度2.8米。為了進行頂板離層的準確預報，在地面安裝 離層遙測監測系統，在巷道中部2米安裝1#離層傳感器、離右幫0.2米處安裝 2#離層傳感器(如圖1所示)。設定每10分鐘采集一次數據，離層遙測監測系 統收到位移數據后存入數據文件并進行處理。處理時，按照技術方案中的第二步 驟進行，處理過程如圖4所示，當離層速度比率為0.6時發出報警。在處理過程中，可得到如圖2所示1#和2#離層傳感器的速度圖和圖3所 示的離層速度比率圖。從圖2可以看出，頂板冒落時頂板中部lft離層傳感器離層 速度19mm/h，而靠幫2tt離層傳感器離層速度僅為6mm/h;從圖3可以看出，頂板 冒落時頂板中部ltt離層傳感器和靠幫2井離層傳感器離層速度比率幾乎相等，均 在0.6左右。試驗結果表明，雖然離層傳感器安裝位置不同，但最終監測到的離 層速度比率幾乎相等，避免了因離層傳感器安設位置不同而對頂板冒落預警產生 影響，這充分驗證了本預警方法的可靠性和科學性，能夠有效避免因監測地點分 不同影響而預警結果的缺陷。
權利要求
1、一種井下采掘空間頂板離層的預警方法，其特征是，它包括以下步驟(1)在監測地點打孔安裝自動讀數和存儲數據的離層傳感器，在地面安裝離層遙測監測系統，離層傳感器每隔一定時間采集離層位移數據，并將數據傳輸到離層遙測監測系統存入相關數據文件；(2)對離層位移數據進行處理及頂板離層冒落預警由離層遙測監測系統對采集到的離層位移數據進行處理，具體步驟為①對采集到的離層位移數據增量hn除以數據采集間隔時間m得到離層速度值vn，即vn＝hn/m；計算某一時刻離層速度比率λn，即
全文摘要
本發明公開了一種井下采掘空間頂板離層的預警方法，涉及煤礦回采工作面頂板和巷道頂板冒落的方法。它主要是采用離層速度比率λ<sub>n</sub>作為預警指標，判斷某一時刻離層速度比率是否超過極限離層速度比率來進行預警。由于離層速度比率λ<sub>n</sub>在同一巖層中不同的巷道位置是不變的，這樣可以避免在采掘空間內因離層傳感器安設位置的不同而對頂板冒落預警的結果產生影響，確保在有可能發生離層區域的所有位置處進行離層監測預警的等價性，提高離層預報的準確性。
文檔編號E21F17/18GK101240718SQ200810014369
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月10日 優先權日2008年3月10日
發明者譚云亮, 趙同彬 申請人:山東科技大學