專利名稱：遠程測控底板巖層破壞深度監測方法
技術領域：
本發明涉及一種遠程測控底板巖層破壞深度監測方法，屬于礦井開采及災害監測 方法領域。技術背景
煤礦開采過程中，若底板巖層下存在暗河、溶洞或高承壓水，有底板承壓水突入采 掘工作空間，導致礦井水害事故發生的風險，而底板巖層突水與采動中底板破壞狀況直接 相關。
目前，國內外有關底板巖層破壞深度的現場監測方法常用的主要有兩種，分別為 注水試驗法和聲波探測法兩種。
注水試驗法根據底板巖體裂隙發育情況和注水量有直接關系，注水量大，則反映 出巖體裂隙發育，連通性好，因此可通過煤層底板采動前后鉆孔注水段內注入水量的多少 來預測底板巖體裂隙發育及破壞深度。
聲波測試技術是基于聲波在不同介質內傳播時，波速、振幅等參數也相應不同的 原理，人為地向底板巖層發射聲波，并通過觀測聲波在巖層中的傳播情況和波速、振幅的變 化特性，進而推測出底板巖層的破壞情況。
現有方法各自存在不同缺陷。注水試驗簡單、直觀，應用較廣，但巖體親水性不同， 且受到巖體中孔隙影響，測量誤差較大。聲波探測法不能區分底板巖層中的原有裂隙和采 動形成的新裂隙，測量誤差較大。另外上述兩者方法均只能監測采動過程中隨工作面推進 頂板未跨落之前采場底板巖層測點的破壞狀況，待工作面推過監測點后，因頂板跨落后人 員無法靠近測點而無法測量，不能反映出工作面在整個推進過程中底板測點巖層破壞的發 展演變規律。發明內容
本發明的目的在于提供一種底板巖層破壞深度的遠程監測方法。該方法能夠實時 連續監測整個采動過程不同位置底板巖層破壞情況和破壞深度，及時干預生產，預防底板 突水事故。
技術解決方案
本發明為采動過程中隨工作面推進頂板未跨落之前和工作面推過監測點頂板跨 落之后采場底板巖層測點的破壞狀況連續監測，整個采動過程通過監測系統對測點處的巖 石裂隙位移和溫度進行監測。
所述監測系統包括煤層底板巖層鉆孔、振弦式巖石裂隙儀、溫度傳感器，信號采 集單元、信號傳輸電纜線、讀數儀，在巷道內至少設四個監測站，監測站底板上設有鉆孔，鉆 孔內設有巖石裂隙儀及溫度傳感器，巖石裂隙儀、溫度傳感器通過傳輸電纜線分別與工作 面停采線外讀數儀連接，傳輸電纜線置于保護鋼管內，鉆孔灌漿。
所述巖石裂隙儀和溫度傳感器粘附安裝在一起。
所述監測系統將底板巖層裂隙變形信號、溫度信號通過傳輸、轉換顯示在讀數儀 上。
本發明遠程測控底板巖層破壞深度監測方法，其特征在于整個采動過程中測點處 的巖石裂隙位移監測和溫度監測。
遠程測控底板巖層破壞深度監測方法優點是
①綜合測定了裂隙變形信號和溫度信號，信號采集快，讀數誤差小。
②實現了整個采動過程中連續監測，儀器安裝完畢后，監測人員不需要再進入工 作面，安全性好。
③儀器安裝方便，監測系統可靠，對采煤現場條件要求低，便于推廣使用。
遠程測控底板巖層破壞深度監測方法綜合了采礦技術、傳感器技術、信息處理技 術等學科的技術，在克服現有監測方法缺陷基礎上，直接測定整個工作面開采過程中煤層 底板的活動規律，監測數據反映出頂板活動規律對底板巖層破壞深度的影響，為預測煤層 底板突水和安全生產打下基礎。
圖1為本發明安裝位置圖2為本發明系統結構示意圖。
具體實施方式
實施例
本發明為采動過程中隨工作面推進頂板未跨落之前和工作面推過監測點頂板跨 落之后采場底板巖層測點的破壞狀況連續監測，整個采動過程通過監測系統對測點處的巖 石裂隙位移和溫度進行監測。
監測系統由埋設在煤層底板巖層鉆孔中的振弦式巖石裂隙儀、溫度傳感器，信號 采集單元、信號傳輸電纜線及讀數儀構成。
本發明分別在工作面初次來壓步距處、工作面第一次周期來壓步距處、工作面最 后一次周期來壓步距處及工作面停采線處至少設四個監測站。監測站布置在工作面運輸巷 (或材料巷)7 —側側壁上，側壁設一個鉆窩，鉆窩底板6上設有鉆孔I,鉆孔I深度20米,從 鉆孔I入口處每隔3米及鉆窩底板6下不同巖層交界面處分別設有一個振弦式埋入型巖石 裂隙儀及一個溫度傳感器2，溫度傳感器粘附于巖石裂隙儀一側，巖石裂隙儀通過細繩串聯 綁扎后輕輕放入鉆孔I內，振弦式巖石裂隙儀、溫度傳感器2通過傳輸電纜線4分別與工作 面停采線外讀數儀8連接，傳輸電纜線4置于保護鋼管5內，整個鉆孔灌漿，48小時后灌漿 液3完全凝固后讀數。
監測過程
①采集裂隙變形信號地下采煤過程中，煤層底板巖層中壓縮一膨脹一壓縮變形 過程伴隨著工作面推進一頂板懸空一頂板垮落過程而出現，埋設在底板巖層不同深度的巖 石裂隙儀中鋼弦與裂隙同步變形，采集鋼弦變形模擬信號。
②采集溫度信號深部循環地下水通過裂隙通道進入底板巖層隔水層內部時，裂 隙水會導致滲水通道附近巖體溫度出現變化，采集巖體溫度變化模擬信號。
③信號傳輸采集到的裂隙變形信號和溫度變化信號通過置于保護鋼管內的多芯 電纜線傳輸到工作面停采線外的讀數儀。
④信號轉換、記錄和顯示采集模擬信號在讀數儀上轉換為數字信號，并加以記錄 和顯示。
⑤分析監測數據繪制整個采動過程中裂隙變形曲線和溫度變化曲線，掌握底板 巖層的破壞情況，得到底板巖層最大破壞深度及其發展演變規律。
⑥預測底板突水煤層底板完整隔水巖層厚度與監測得到的底板巖層最大破壞 深度直接相關，底板巖層破壞深度越大，則底板完整隔水巖層厚度就越小，當底板完整隔水 巖層厚度降到許可安全臨界值時，預示因底板巖層破壞而誘發突水事故。
權利要求
1.遠程測控底板巖層破壞深度監測方法，其特征在于，為采動過程中隨工作面推進頂板未跨落之前和工作面推過監測點頂板跨落之后采場底板巖層測點的破壞狀況連續監測，整個采動過程通過監測系統對測點處的巖石裂隙位移和溫度進行監測。
2.根據權利要求1所述的遠程測控底板巖層破壞深度監測方法，其特征在于，監測系統包括煤層底板巖層鉆孔、振弦式巖石裂隙儀、溫度傳感器，信號米集單兀、信號傳輸電纜線、讀數儀，在巷道內至少設四個監測站，監測站底板上設有鉆孔，鉆孔內設有巖石裂隙儀及溫度傳感器，巖石裂隙儀、溫度傳感器通過傳輸電纜線分別與工作面停采線外讀數儀連接，傳輸電纜線置于保護鋼管內，鉆孔灌漿。
3.根據權利要求2所述的遠程測控底板巖層破壞深度監測方法，其特征在于，巖石裂隙儀和溫度傳感器粘附安裝在一起。
4.根據權利要求2所述的遠程測控底板巖層破壞深度監測方法，其特征在于，監測將底板巖層裂隙變形信號、溫度信號通過傳輸、轉換顯示在讀數儀上。
全文摘要
本發明涉及一種遠程測控底板巖層破壞深度監測方法。本發明采用在煤層底板巖層鉆孔中設有振弦式巖石裂隙計和溫度傳感器，并通過信號采集單元、信號傳輸電纜線及讀數儀構成監測系統。信號采集單元完成對底板巖層測點處裂隙位移和溫度數據采集，由信號傳輸電纜線傳到讀數儀，在讀數儀上將模擬量轉換為數字量并加以記錄和顯示。本監測方法不僅能監測采動過程中隨工作面推進頂板未跨落之前采場底板巖層測點的破壞狀況，而且可監測工作面推過監測點頂板跨落后的底板巖層測點的破壞狀況，實現了整個采動過程中連續監測。通過分析監測數據，得出工作面底板巖層最大破壞深度和活動規律，為預測煤層底板突水打下基礎。
文檔編號E21F17/18GK102997886SQ20121045818
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者劉樹新, 劉長武, 宋素芬 申請人:內蒙古科技大學