一種采動工作面底板破壞深度實時監測方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于礦井防治水及礦井地球物理技術領域，涉及一種采動工作面底板巖層破壞深度的測量工藝，特別是一種采動工作面底板破壞深度實時監測方法。
【背景技術】
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[0002]近年來，隨著煤層開采不斷加深，地質構造及水文地質日趨復雜，在大采深、大跨度、高承壓水上采煤，對底板破壞突水機理預測方法及工作面底板破壞深度研宄提出新的要求。目前對底板破壞深度的研宄主要有經驗公式、現場探測值、理論公式、數值模擬及相似材料模型等方法，其中底板破壞深度研宄經驗公式是在開采淺部煤層底板的基礎上獲得的，但隨著深度的增加，底板深度破壞值會出現一些偏差；現場探測方面，底板破壞深度一般采用鉆探注水(液)和地球物理探測方法實現，鉆探注水(液)采用雙端封堵側漏裝置，根據注水(液)漏失量測量底板破壞深度，一般在工作面回采前或采動過程中進行底板破壞深度測量，測量值是某時刻的底板破壞深度值，觀測值缺乏連續性；地球物理探測方法一般采用直流電阻法進行探測，直流電法具有受外界環境影響小、施工效率高等優點。當前，直流電阻法成像技術一般都是二維的，只能呈現巷道底板破壞電阻率變化規律，對于工作面內底板破壞深度電阻率變化規律無能為力；井下三維電阻率成像技術能呈現工作面底板內巖層電阻率圖，具有形象直觀的特點，但井下三維電阻率技術工程量大、工作周期長，不能及時提供回采工作面底板破深度發育資料，底板突水預測預報具有滯后性，尤其不能預報工作面采空區突水。因此，設計一種采動工作面內底板破壞深度實時監測方法，提高底板突水預測預報準確性的方法尤為重要。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種采動工作面底板破壞深度實時監測方法，通過改進礦井下直流電法觀測系統，實時進行工作面底板巖層電阻率數據的采集、處理和解釋工作，分析工作面底板巖層電阻率的變化規律，通過巖層電阻率變化實時監測工作面內底板破壞發育深度，提高工作面底板突水預測預報的準確性，以達到早預報、早治理保證工作面安全開采，適用于大采深、高承壓水上帶壓采煤技術。
[0004]為了實現上述目的，本發明通過多極控制轉換器控制電阻率測控主機自動采集數據，數據采集后經通訊光纜實現數據實時傳輸，利用現有的井下三維電法軟件對數據進行處理和分析，實時分析工作面在采動過程中底板巖層電阻率變化規律，結合現場底板破壞深度測試值，實現工作面底板破壞深度的實時監測，具體包括數據采集、數據傳輸和處理、三維可視化成像和圖像分析四個步驟:
[0005](I)、數據采集:采集數據前，將測量電纜和電極連接后一次性埋入工作面底板下，圍繞工作面一周，再將電阻率測控主機與多極控制轉換器連接，數據參數設定完成后，通過多極控制轉換器和電阻率測控主機的控制實現數據的自動測量，數據采集從第I個電極開始，到最后I個電極采集完成，記做數據采集的一個周期，一個周期采集完成后，進行下一個周期的數據采集，采集周期根據實際需要確定；在數據采集過程中，要保證所用設備能正常使用，避免由所用設備引起數據采集異常；
[0006](2)、數據傳輸和處理:將電阻率測控主機和外部的電腦通過通訊光纜相連接，實現數據的實時傳輸，將每一個周期的全部數據保存在同一個文件中，然后進行數據預處理，依次經過濾波處理、無窮遠校正、巷道校正、全空間數據轉換成半空間數據，然后將預處理好的數據導入現有Res3d反演軟件進行數據反演處理，數據反演完成后，將反演數據保存好;
[0007](3)、三維可視化成像:將保存好的反演數據文件轉換成slicer-dicer三維可視化化系統可識別的文件，根據工作面實際情況建立三維坐標系，繪制工作面底板三維電阻率電性體，工作面三維電性體創建完成后，將電性體切成X方向、y方向、Z方向以及順煤層角度的切片，得到三維可視化成果圖；
[0008](4)、圖像分析:結合已有的水文地質資料、鉆探資料和工作面底板各巖層電阻率測試規律，對比三維可視化成果圖，分析工作面底板在采動過程中巖層的電阻率變化規律，圈定底板破壞異常區，通過監測電阻率的變化規律和現場底板破壞深度測試值進行對比，得出校正系數，再結合底板破壞深度實時數據，對工作面異常區做出突水預測預報，并對可能發生突水區域做出治理，以保證工作面安全回采，實現底板巖層破壞深度的實時監測；
[0009](5)、重復上述四個步驟，直到工作面回采完成為止。
[0010]本發明與現有技術相比，其監測工藝簡單，操作方便，測量數據精確，工作周期短，效率高，能實時監測工作面內底板破壞發育深度，適用于大采深、高承壓水上帶壓采煤技術。
【附圖說明】
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[0011]圖1為本發明實施例涉及的井下觀測系統結構原理示意圖。
[0012]圖2為本發明實施例涉及的二極裝置斷面結構原理示意圖。
[0013]圖3為本發明實施例涉及的數據處理流程原理示意框圖。
[0014]圖4為本發明實施例涉及的某煤礦1303工作面底板地層電阻率三維數據體。
[0015]圖5為本發明實施例涉及的某礦采前1303工作面底板X方向切片。
[0016]圖6為本發明實施例涉及的某礦采前1303工作面底板y方向切片。
[0017]圖7為本發明實施例涉及的某礦采前1303工作面底板z方向切片。
【具體實施方式】
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[0018]實施例:
[0019]下面通過實施例并結合附圖對本發明作進一步說明。
[0020]實施例:
[0021]本實施例實現工作面底板破壞深度實時監測的具體過程為:
[0022](I)采用井下觀測系統進行數據采集，井下觀測系統如圖1所示，先將測量電纜和電極連接，相鄰電極的間距為1m(根據需求可設定電極間距)，將連接好的測量電纜和電極一次性埋入工作面底板下0.5m處，防止采空區巖體的冒落對電纜的破壞，并圍繞工作面一周，再將電阻率測控主機與多極控制轉換器通過電阻率測控主機的前RS232接口連接，由電