[發(fā)明專利]沖擊地壓與礦震實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101950035A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 姜福興
• 申請（專利權）人: 北京安科興業(yè)科技有限公司
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40;G01V1/52
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種沖擊地壓與礦震實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術

沖擊地壓是指采場與巷道周圍的災害性動力現(xiàn)象；礦震是指礦區(qū)范圍內(nèi)有感震的動力現(xiàn)象；微震是指由采動引起巖體破壞式產(chǎn)生的動力現(xiàn)象。上述現(xiàn)象會對采礦生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重的影響甚至是破壞，因而，希望對上述現(xiàn)象的孕育、發(fā)展、發(fā)生進行監(jiān)測和預警，以為煤礦的安全開采提供依據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)，礦震和沖擊地壓之間是彼此聯(lián)系的，礦震能夠誘發(fā)沖擊地壓、強烈的沖擊地壓能夠引起礦震。因而，在沖擊地壓的監(jiān)測與預警技術中，僅僅監(jiān)測應力場的變化是不夠的，還需要監(jiān)測震動場，特別是監(jiān)測能夠誘發(fā)沖擊地壓的礦震。

煤體的應力-應變曲線顯示，應力首先隨著應變的增加而增加，當達到一峰值以后，則隨著應變的增加而降低，因為在應力峰值時，煤體產(chǎn)生破裂，釋放了能量。而大規(guī)模、高密度的煤體破裂，可能引起礦震，有可能誘導沖擊地壓；即使不發(fā)生沖擊地壓，也會對煤礦的安全生產(chǎn)造成影響。

為確保安全生產(chǎn)，在有沖擊傾向和礦震頻發(fā)的煤礦，應當進行沖擊地壓的預警和礦震的監(jiān)測。因此，研究即能監(jiān)測應力又能監(jiān)測礦震的實時監(jiān)測系統(tǒng)就是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種沖擊地壓實時監(jiān)測預警系統(tǒng)與方法，特別是一種沖擊地壓與礦震實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

沖擊地壓與礦震實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括布置在井下的沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)和礦震監(jiān)測系統(tǒng)，沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)和礦震監(jiān)測系統(tǒng)共用井下電源和井下監(jiān)測主機與交換機；沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)包括接線盒與壓力傳感器，接線盒一端連接壓力傳感器，另一端通過壓力信號線和傳感器供電線與井下電源連接；礦震監(jiān)測系統(tǒng)包括檢波器，檢波器通過震動信號線和檢波器供電線與井下電源連接。

井下監(jiān)測主機與交換機保持沖擊地壓的監(jiān)測和礦震的監(jiān)測的同步進行，由檢波器和壓力傳感器采集的信號，經(jīng)井下監(jiān)測主機與交換機傳輸至地面設備。

檢波器布置在煤層頂板、頂板中，用于監(jiān)測震動情況，主要監(jiān)測應力-應變曲線中處于高應力區(qū)域的破裂和震動；

壓力傳感器布置在煤層中，用于監(jiān)測煤層應力的變化情況，主要監(jiān)測應力-應變曲線中應力升高區(qū)域的壓力變化。

地面設備實時接收井下傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可以對應力變化、震動信息進行處理，并根據(jù)理論研究的成果，對沖擊地壓和礦震的發(fā)生性進行直觀、明確的解釋，進而為煤礦的安全生產(chǎn)提供依據(jù)。

沖擊地壓與礦震實時監(jiān)測方法，在井下設置沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)和礦震監(jiān)測系統(tǒng)，對井下沖擊地壓和礦震進行實時的監(jiān)測，沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)和礦震監(jiān)測系統(tǒng)共用井下電源和井下監(jiān)測主機與交換機；沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)包括接線盒與壓力傳感器，接線盒一端連接壓力傳感器，另一端通過壓力信號線和傳感器供電線與井下電源連接；礦震監(jiān)測系統(tǒng)包括檢波器，檢波器通過震動信號線和檢波器供電線與井下電源連接。

附圖說明

圖1是煤層應力-應變曲線示意圖；

圖2是本發(fā)明沖擊地壓和礦震監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，在初始階段，應力是隨應變的增大而增大的，當應力的增加達到一峰值P，應力即隨應變的增加而減小；在應力隨應變的增大而增大第一階段F，煤體的破壞形式主要是應力升高-破裂；而應力在峰值附近的第三階段T，煤體的破壞形式是斷裂-震動；在第一階段F和第三階段T交叉的第二階段S，煤體的破壞形式是破裂-震動。

沖擊地壓與礦震監(jiān)測系統(tǒng)，包括沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)1和礦震監(jiān)測系統(tǒng)2，沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)和礦震監(jiān)測系統(tǒng)共用井下電源3和井下監(jiān)測主機與交換機4；沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)包括接線盒11與壓力傳感器12，接線盒11一端連接壓力傳感器12，另一端通過壓力信號線13和傳感器供電線14與井下電源3連接；礦震監(jiān)測系統(tǒng)2包括檢波器21，檢波器21通過震動信號線22和檢波器供電線23與井下電源3連接。

井下監(jiān)測主機與交換機4保持沖擊地壓的監(jiān)測和礦震的監(jiān)測的同步進行，由檢波器21和壓力傳感器12采集的信號，經(jīng)井下監(jiān)測主機與交換機4傳輸至地面設備8。

檢波器21布置在煤層頂板、頂板中，用于監(jiān)測震動情況，主要監(jiān)測應力-應變曲線中處于高應力區(qū)域的破裂和震動。

壓力傳感器布置在煤層中，用于監(jiān)測煤層應力的變化情況，主要監(jiān)測應力-應變曲線中應力升高區(qū)域的壓力變化。

地面設備8實時接收井下傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可以對應力變化、震動信息進行處理，并根據(jù)理論研究的成果，對沖擊地壓和礦震的發(fā)生性進行直觀、明確的解釋，進而為煤礦的安全生產(chǎn)提供依據(jù)。

沖擊地壓與礦震實時監(jiān)測方法，在井下設置沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)1和礦震監(jiān)測系統(tǒng)2，對井下沖擊地壓和礦震進行實時的監(jiān)測，沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)1和礦震監(jiān)測系統(tǒng)2共用井下電源3和井下監(jiān)測主機與交換機4；沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)1包括接線盒11與壓力傳感器12，接線盒11一端連接壓力傳感器12，另一端通過壓力信號線13和傳感器供電線14與井下電源3連接；礦震監(jiān)測系統(tǒng)2包括檢波器21，檢波器通過震動信號線22和檢波器供電線23與井下電源3連接。