[實用新型]煤礦采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍監測系統

有效

• 申請號: 201220628832.4
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN202914103U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 文志杰;蔣宇靜;朱祝武;王剛;吳學震
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21C39/00
• 分類號: E21C39/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及煤礦開采領域，尤其涉及煤礦開采過程中采場覆巖運動監測技術。

背景技術

煤礦采場推進所引起的上覆巖層運動，是造成采動圍巖應力場變化的根本原因，也是煤礦頂板垮塌事故、煤與瓦斯突出、沖擊地壓、井下透水事故和地表沉陷等災害的根源，實時監測采場上覆巖層破壞程度以及其運動狀態是預防災害事故發生的重要手段，而采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍是決定覆巖破壞程度、應力狀態以及其運動狀態的決定性因素，因此快速確定采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍對于保障煤礦安全具有重要意義。

目前監測覆巖破壞程度的方法是鉆孔注水法和預埋位移計法。通過鉆孔注水法確定裂隙帶擴展范圍，通過預埋位移計法測量巖層變形。但是，裂隙擴展范圍和巖層變形均不能確切反映采場上覆巖梁斷裂帶高度。也就是說，即使上覆巖層有裂隙，但是該處巖梁不一定完全斷裂，現場實踐顯示上覆巖層水平裂隙的擴展一般高于豎向裂隙，鉆孔注水法不能區分兩類裂隙。同樣，即使上覆巖層有一定位移，該處巖梁也不一定完全斷裂，這種位移可能是由巖體彈性彎曲下沉導致的。所以上述兩種方法均不能監測出真實的采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍。另外，上述兩種方法耗費時間較長，成本較高。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種煤礦采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍監測系統。通過該系統可以對采場兩側巖體應力進行監測，根據應力變化數據即可準確、快速的推算出采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍。

為達到上述目的，本實用新型監測系統采取的技術方案是：

它是在采場運輸順槽或軌道順槽中的外側煤體上設有一排水平的監測孔，監測孔距巷道底面高度1m，數量為4-6個，孔間距離為2-4m，孔深度為3-5m，直徑為42mm或45mm；在監測孔中布置有壓力傳感器；在采場推進方向距觀測點大于100m遠的位置設置有數據采集設備；壓力傳感器的數據傳導線從孔口引出，并延伸接入數據采集設備，數據采集設備采集的數據傳輸給數據分析處理器。

本實用新型具有以下有益技術效果：

本實用新型可應用于煤礦開采過程中采場覆巖運動監測領域，快速得到煤礦采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍，以估計覆巖破壞程度、運動狀態以及采場兩側支撐巖體的應力狀態。采用應力波監測代替位移監測，更能準確反映巖梁斷裂情況，而且設備成本大大降低。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型監測系統布置使用圖；

圖2為某采場上覆巖層綜合柱狀圖；

圖3為本實用新型監測到的支撐巖體應力波動的曲線示意圖；

圖4為根據本實用新型確定的采場上覆巖梁斷裂帶高度及范圍的示意圖。

圖例說明：1-采煤工作面，2-軌道順槽，3-監測孔，4-壓力傳感器，5-數據傳導線，6-數據采集設備，7-數據分析處理器。

L₀代表采場寬度，L₁代表采煤工作面距離監測孔的距離，H代表巖梁斷裂帶的高度。

具體實施方式

如圖1所示，它是在采場運輸順槽或軌道順槽中的外側煤體上設有一排水平的監測孔3，監測孔3距巷道底面高度1m，數量為4-6個，孔間距離為2-4m，孔深度為3-5m，直徑為42mm或45mm；在監測孔3中布置壓力傳感器4；在采場推進方向距觀測點大于100m遠的位置設置數據采集設備6；壓力傳感器4的數據傳導線5從孔口引出，并延伸接入數據采集設備6，數據采集設備6采集的數據傳輸給數據分析處理器7。

使用時，

第一步：首先通過煤礦相應采區的地層綜合柱狀圖，如圖2所示，得到采場上覆巖層結構，包括各個巖層的厚度及組成性質；

第二步：建立觀測點和監測系統

如圖1所示，在采場軌道順槽2中建立觀測點，在觀測點向采場外側巖體鉆鑿一排水平的監測孔3，監測孔3距巷道底面高度1m，數量為4-6個，孔間距離為2-4m，孔深度為3-5m，直徑為42mm或45mm；在監測孔3中布置壓力傳感器4；在采場推進方向距觀測點大于100m遠的位置設置數據采集設備6；壓力傳感器4的數據傳導線5從監測孔3孔口引出，并延伸接入數據采集設備6；

第三步：監測采場兩側巖體應力，得到應力波動曲線