[發(fā)明專利]礦層采動過程覆巖位移連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)及其構(gòu)建方法

有效

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• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101915094A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 林府進;陳金華;孫海濤;李日富
• 申請（專利權(quán)）人: 煤炭科學研究總院重慶研究院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 謝殿武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖層移動監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種礦層采動過程覆巖位移連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

深部開采礦層時，礦層采動過程中所引起的上覆巖層移動所造成的采動圍巖應力場變化是采掘工作面巷道垮塌、瓦斯突出、沖擊地壓、井下透水和地表沉陷等事故的根源，也將對覆巖層內(nèi)巷道、井筒及地面鉆井套管等的變形起決定作用，實時監(jiān)測巖層移動的狀態(tài)，繪制出曲線圖得出變化趨勢，對開采引起的覆巖穩(wěn)定性進行評價，是預防各類災害發(fā)生的前提條件和重要手段。

現(xiàn)有技術(shù)中，對上覆巖層的監(jiān)測僅有用地面鉆孔安裝活動測斜儀進行采動初期的小變形監(jiān)測的應用，該技術(shù)具有以下幾點不足：(1)受儀器和設備條件的限制，其監(jiān)測變形的范圍有限，受人力物力條件的限制，其監(jiān)測次數(shù)也將受到限制，不能對整個覆巖層進行連續(xù)的大變形量的位移監(jiān)測；(2)由于采動引起上覆巖層移動，容易導致監(jiān)測儀器無法下放進入鉆孔；(3)無法長時間對覆巖層的情況進行連續(xù)監(jiān)測。

針對上述不足，需探索一種能實現(xiàn)礦層采動過程中覆巖位移連續(xù)監(jiān)測的系統(tǒng)及其構(gòu)建方法，以便于對采動區(qū)上覆巖層進行全面的監(jiān)測和評估，為深部開采礦層作業(yè)施工、覆巖層內(nèi)人工設施、地表人工設施等的受影響程度及安全性的判斷提供可靠保障。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種礦層采動過程覆巖位移連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)及其構(gòu)建方法，其目的是：通過該方法構(gòu)建可對采動區(qū)上覆巖層位移進行連續(xù)監(jiān)測的系統(tǒng)，實時獲取數(shù)據(jù)進行分析，為深部開采礦層作業(yè)施工、覆巖層內(nèi)人工設施、地表人工設施等的安全性的判斷提供可靠保障。

本發(fā)明的目的之一是提供一種礦層采動過程覆巖位移連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括貫穿采動區(qū)上覆巖層的測斜鉆孔、設置于測斜鉆孔內(nèi)的測斜管組件、設置于測斜管組件內(nèi)的監(jiān)測裝置和設置于地面的監(jiān)測站；所述測斜鉆孔與測斜管組件之間通過灌漿填充，所述測斜管組件包括測斜管和管接頭，所述測斜管內(nèi)相對設置有兩條軸向?qū)Р郏瑴y斜管以導槽正對的方式同軸并列設置并通過管接頭首尾相接，位于最下端的測斜管底端設置錐形管底裝置，所述管底裝置上連接有安全繩I；所述監(jiān)測裝置包括固定式測斜儀、滑輪組件、連接桿I和一端設置萬向節(jié)的連接桿II，所述滑輪組件通過連接桿I和連接桿II串連形成柔性鏈結(jié)構(gòu)，所述固定式測斜儀選擇性安裝于滑輪組件上，滑輪組件上連接有安全繩II，滑輪組件的滑輪嵌入導槽形成監(jiān)測裝置可沿測斜管組件上下移動的結(jié)構(gòu)；所述固定式測斜儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入監(jiān)測站。

本發(fā)明的目的之二是提供一種所述的礦層采動過程覆巖位移連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建方法，包括以下工序：鉆測斜鉆孔→安裝測斜管和注漿管→灌漿→安裝固定式測斜儀→安裝用于懸掛測斜管內(nèi)儀器的孔口支撐架；

所述安裝測斜管工序包括以下步驟：

1)測斜管安裝前進行預接，將帶軸向?qū)Р鄣臏y斜管通過管接頭進行首尾預連接，連接時使導槽對正，然后在管接頭處鉆定位孔，并對測斜管和管接頭進行標記和編號；

2)將安全繩I一端固定連接在錐形管底裝置上，另一端栓于測斜鉆孔孔口的收放卷筒I上；

3)將第一根測斜管與管底裝置固定連接，在連接縫隙處灌膠進行密封，拉緊安全繩I，并緩放測斜管使其上管口下降至測斜鉆孔孔口；

4)根據(jù)現(xiàn)場礦層開采的實際情況，分析確定覆巖移動的方向，轉(zhuǎn)動測斜管角度，保證測斜管上兩個相對設置的導槽沿覆巖移動方向和垂直于覆巖移動方向分布；

5)將注漿管和固定綁扎在測斜管上，使注漿管的出口距離管底裝置10m-20m，并在注漿管上每隔50m～70m處預設出漿孔；

6)在已安裝的測斜管上端連接部位涂抹粘合劑，將管接頭套入已安裝的測斜管并使其與測斜管固定連接；

7)將下一根測斜管的下端連接部位涂抹粘合劑后，插入管接頭，通過步驟1所鉆的定位孔定位并使其與管接頭固定連接；(這里你增加的內(nèi)容寫在從屬權(quán)利要求4里面)

8)將連接好的測斜管連同安全繩I、注漿管放入測斜鉆孔中；

9)重復步驟5～7繼續(xù)連接下一根測斜管直至達到所需深度，同時，記錄所安裝的測斜管根數(shù)和總長度；

所述灌漿工序中，灌漿漿液由水和水泥混合成粘稠狀，水泥選用325#或425#，灌漿的壓力不大于1MPa，灌漿過程中向測斜管中注滿清水并用鉆機固定孔口測斜管以平衡灌漿過程中漿液的浮力，首次灌漿后，漿液會出現(xiàn)回落的現(xiàn)象，待回落后再進行補灌直至漿液距離孔口2m為止；