用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及礦山開采安全技術領域，特別涉及一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法。
【背景技術】
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[0002]揭煤巷道是一條向未開采煤層掘進的巷道。由于揭煤巷道一般為采區第一條打開煤層的巷道，對于含瓦斯煤層來說，如果處理不當，煤層中的高壓瓦斯就很容易突入巷道，從而引起重大的安全事故。為了保證揭煤的安全，瓦斯抽采成為重要的安全措施。在抽排進行時或者抽排后，要隨時進行瓦斯含量和抽排效果的測量和檢測，判斷瓦斯抽排效果，從而對瓦斯突出危險性做出評判。目前的抽排效果都是依靠鉆孔探測，這種方式雖然安全性好，但工序繁瑣，時間長，耗時耗力，而且不能連續檢測，效率不高。
[0003]地震波反射法也可用來確定石門揭煤巷道前方的異常體情況。目前采用的方法是從巷道的迎頭反射和接收煤層反射的地震波，并多以地震波縱波作為主要的手段。由于地震波縱波的速度比較快，并且能量相對較弱，因此造成其在煤礦中的使用受到限制，再加上這種傳統的方法必須在巷道迎頭進行，影響正常的施工，給生產造成不便，沒有很大的實用價值。
【發明內容】
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[0004]本發明要解決的技術問題是，提供一種不但可以實時、連續地進行監測，能夠提高時間識別的精度和測量的精度，而且工序簡單，省時省力，適用性高，不影響巷道掘進施工，不需移動掘進設備的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法。
[0005]本發明的技術解決方案是，提供一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，該方法包括以下內容:
[0006]a.在遠離石門揭煤巷道迎頭的地方安裝傳感器，在傳感器的后方安裝震源；
[0007]b、傳感器與迎頭之間的距離主要以震源產生的信號能從煤層反射回來并被傳感器接收到為原則；
[0008]C、傳感器和震源安裝在石門揭煤巷道的同一面，并且是石門揭煤巷道接近煤層的一面，震源和傳感器等按照中線位置安裝；
[0009]d、震源要垂直于石門揭煤巷道的面，從而使激發的地震波能被傳感器接收；
[0010]e、使用鉆探測量煤層的平均厚度；
[0011]f、測得傳感器接收到煤層頂板反射回的面波的第一時間以及傳感器接收到煤層底板反射回的面波的第二時間，并計算出第二時間與第一時間之間的時間差；
[0012]g、根據鉆探測得的煤層的厚度以及時間差計算出煤層中橫波的傳播速度；
[0013]h、由橫波速度的變化趨勢，監測煤層的瓦斯的抽排效果。
[0014]采用以上方法后，本發明具有以下有益效果:
[0015]1、傳統的反射勘探法使用的是縱波，在使用縱波進行近距離反射勘探時，面波由于其能量極強，縱波一般都被掩蓋了，所以在傳統的反射法時，面波是干擾信號必先過濾后，才能得到有用信號，根據地震波在封閉空間中的傳播特性，本發明利用面波在迎頭轉換成橫波的特點，提高了時間識別的精度。
[0016]2.、與傳統的縱波法相比，本發明使用了煤層反射的橫波，從煤層反射的橫波信號能量大，易于辨認，速度慢，從而大大提高了測量的精度。
[0017]3、本發明的傳感器和震源安裝在迎頭后方，不需安裝在迎頭處，因此工序簡單，省時省力，適用性高，不影響巷道掘進施工，不需移動掘進設備。
[0018]4、本發明可以實現對煤層橫波速度的實時的、連續的監測，并可以由煤層橫波波速的變化趨勢判斷出瓦斯抽采的效果。
[0019]本發明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其中，傳感器的數量可為兩個或兩個以上。使用一個傳感器時，只能根據單一反射信號確定，信號不好時計算就不準確，而安裝有兩個或者兩個以上的傳感器時可以采用傳感器之間信號疊加的方法，增強信號強度，從而更準確地計算橫波和巷道面波的速度。信號疊加是疊加從煤層頂板和煤層底板反射回的信號，信號疊加之前需要計算好延時時間，延遲時間的計算方式是:計算出兩個傳感器接收同一個反射信號的時間差，由這個時間差和兩個傳感器之間的距離確定巷道面波的波速，從而確定反射波從煤層頂板到傳感器之間的時間，兩個傳感器分別計算這個時間，二者之差即為延遲時間，用延遲后兩次采集的信號進行疊加。
[0020]本發明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其中，相鄰傳感器之間的距離可相等。相鄰傳感器之間的距離相等的優點是便于計算延遲時間，
[0021]本發明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其中，傳感器可為三維傳感器。由于三維傳感器可以接收來自三個方向的有用信號，因此它不但可以簡化安裝的程序，而且還可以進一步提高測量的精度。
[0022]本發明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其中，傳感器可為一維傳感器，一維傳感器的方向應垂直于石門揭煤巷道的面，并與石門揭煤巷道的面具有良好的耦合，使其能接收到震源激發的面波和反射回來的面波。
【附圖說明】
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[0023]圖1是地震波波形示意圖；
[0024]圖2是本發明在石門揭煤中實施方案的示意圖。
【具體實施方式】
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[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法作進一步說明:
[0026]圖1是地震波波形示意圖，圖1中，Tl是巷道面波8，T2是迎頭I反射的面波8，T3是煤層頂板6反射的橫波9，T4是煤層底板7反射的橫波9。
[0027]在本發明用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法中，地震波傳播過程原理如下:
[0028]震源3激發產生巷道面波8，巷道面波8到達迎頭I后轉換為橫波9，繼續向前傳播，橫波9遇到含瓦斯煤層4后反射，反射回迎頭I后重新轉換為巷道面波8，向傳感器2的方向傳播。由于傳感器2置于巷道面波8的傳播路徑上，因此傳感器2可以分別采集到煤層頂板6和煤層底板7反射的面波8，根據傳感器2分別采集到煤層頂板6反射的面波8的時間與煤層底板7反射的面波8的時間之間的時間差，再利用煤層4的厚度計算出煤層橫波9的速度。由于橫波9的波速在瓦斯含量不同的煤層4中的傳播速度具有明顯的差異，因此可以由監測的波速判斷煤層中的瓦斯抽采效果。
[0029]如圖2所示，在本【具體實施方式】中，本發明用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法包括以下內容:
[0030]a.在距離石門揭煤巷道迎頭I三十米及三十二米的巷道底板處均安裝一個傳感器2，在三十二米處的傳感器2的后方安裝震源3，震源3與三十二米處的傳感器2之間的距離為兩米；
[0031]b、傳感器2和震源3安裝在石門揭煤巷道5的同一面，并且是石門揭煤巷道5接近煤層4的一面，震源3和傳感器2按照中線位置安裝，這里的“中線位置”是指巷道掘進時巷道底面的中線位置，而這里的“同一面”以及“接近煤層4的一面”指的都是石門揭煤巷道5的底面；
[0032]C、震源3要垂直于石門揭煤巷道5的面，從而使激發的地震波能被傳感器2接收，傳感器2采用三維傳感器，三維傳感器與石門揭煤巷道5的面具有良好的耦合，使其能接收到震源3激發的面波8和反射回來的面波8 ;
[0033]d、使用鉆探測量煤層4的平均厚度；
[0034]e、測得傳感器2接收到煤層頂板6反射回的面波8的第一時間tl以及傳感器2接收到煤層底板7反射回的面波8的第二時間t2，并計算出第二時間t2與第一時間tl之間的時間差Λ t ；
[0035]h、根據鉆探測得的煤層4的厚度以及時間差Λ t計算出煤層4中橫波9的傳播速度；
[0036]1、實時監測橫波9速度的變化趨勢，判斷煤層4的瓦斯的抽排效果。
[0037]以上所述的實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其特在在于:該方法包括以下內容: a、在遠離石門揭煤巷道迎頭(I)的地方安裝傳感器(2)，在傳感器(2)的后方安裝震源⑶； b、傳感器(2)與迎頭(I)之間的距離主要以震源(3)產生的信號能從煤層(4)反射回來并被傳感器(2)接收到為原則； c、傳感器(2)和震源(3)安裝在石門揭煤巷道(5)的同一面，并且是石門揭煤巷道(5)接近煤層(4)的一面，震源(3)和傳感器(2)按照中線位置安裝； d、震源(3)要垂直于石門揭煤巷道(5)的面，從而使激發的地震波能被傳感器(2)接收； e、使用鉆探測量煤層(4)的平均厚度； f、測得傳感器(2)接收到煤層頂板(6)反射回的面波(8)的第一時間(tl)以及傳感器(2)接收到煤層底板(7)反射回的面波(8)的第二時間(t2)，并計算出第二時間(t2)與第一時間(tl)之間的時間差(At); g、根據鉆探測得的煤層⑷的厚度以及時間差(At)計算出煤層⑷中橫波(9)的傳播速度； h、由橫波(9)速度的變化趨勢，監測煤層(4)的瓦斯的抽排效果。2.根據權利要求1所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其特征在于:所述傳感器(2)的數量為兩個或兩個以上。3.根據權利要求2所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其特征在于:相鄰傳感器(2)之間的距離相等。4.根據權利要求1或2或3所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其特征在于:所述的傳感器(2)為三維傳感器。5.根據權利要求1或2或3所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，其特征在于:所述的傳感器(2)為一維傳感器，一維傳感器的方向應垂直于石門揭煤巷道(5)的面，并與石門揭煤巷道(5)的面具有良好的耦合，使其能接收到震源(3)激發的面波和反射回來的面波。
【專利摘要】一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續監測方法，該方法要求在遠離迎頭的地方且位于巷道接近煤層的一面按照中線位置安裝傳感器和震源，傳感器與迎頭之間的距離以震源產生的信號能從煤層反射回來并被傳感器接收到為原則，震源要垂直于巷道的面，要使用鉆探測量煤層的平均厚度，計算出傳感器接收到煤層頂板反射回的面波的第一時間及接收到煤層底板反射回的面波的第二時間之間的時間差，用煤層厚度以及時間差計算出煤層中橫波的速度，由橫波速度的變化趨勢，監測煤層的瓦斯的抽排效果。本發明的優點是可以實時、連續地進行監測，能夠提高時間識別的精度和測量的精度，工序簡單，省時省力，適用性高，不影響巷道掘進施工，不需移動掘進設備。
【IPC分類】E21F17/18, E21F7/00
【公開號】CN104895600
【申請號】CN201510309153
【發明人】郭來功, 楊本才, 歐陽名三
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月5日