[實用新型]回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統

有效

• 申請號: 201720946431.6
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN207004577U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 孫斌楊;張平松;張丹;歐元超;徐寶超
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本實用新型涉及煤層底板破壞預警系統領域，具體是一種回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統。

背景技術

隨著淺部煤炭資源的逐漸枯竭，煤礦開采正趨于深部化發展，此時深部開采將面臨“三高一擾動”影響，使得開采條件較淺部復雜化。當所采煤層底板富含大量灰巖承壓水時，將實施“帶壓”開采，此時為了保證礦井安全高效地生產需全面把握底板破壞規律以及準確確定底板采動破壞帶深度。

目前，對于底板破壞深度的研究有經驗公式、理論計算公式、數值模擬、相似物理模擬試驗、現場實測等等，公式推導大多基于淺層地質條件建立，當進入深部開采時難以適用，其中應用于確定底板破壞深度及規律探求的測試技術主要是在回采工作面底板施工傾斜鉆孔，鉆孔延伸至底板法線位置，同時在鉆孔尾部預留2m裸孔作為注、放水觀測點，其余孔段注漿封堵，監測期間由注、放水水量的多少來確定底板破壞裂隙發育程度，達到點式間斷監測效果；后期為了達到實時監測底板破壞目的，張文泉、張紅日等提出一種多回路鉆孔注、放水系統；劉傳武等利用聲波在不同介質中的傳播特性對回采工作面底板破碎程度進行現場探測；張平松等曾采用震波CT技術，并結合煤層工作面回采過程中孔-巷間觀測剖面進行動態數據采集與處理，對底板破壞規律進行研究；付茂如等利用電阻率CT探測回采工作面底板破壞深度；孫斌楊等利用分布式光纖并結合電阻率CT獲得采場底板破壞范圍。

上述方法受自身條件限制，井下施工繁瑣并且探測精度較低，同時采煤工作環境存在諸多不確定因素導致難以達到連續動態監測的效果。其中震波CT、電阻率CT等雖取得較為有效的數據，但是目前井下布置鉆孔多位于回風順槽，實施傾斜鉆孔，鉆孔控制范圍較為局限難以反映工作面中間部位等區域的實際破壞情況。而且目前井下實測多為人工現場操作，不能進行連續觀測及災害預警。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統，以解決現有技術難以達到連續動態監測的效果、不能進行連續觀測及災害預警的問題。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統，其特征在于：包括布置在礦井中每個連巷工作面中的多個鉆孔，每個鉆孔中分別埋設分布式應變傳感光纜并采用漿液注漿密封，礦井中回風順槽中布置有多個數據采集分站，多個數據采集分站一一對應設置在各個連巷外，每個連巷各個鉆孔中的分布式應變傳感光纜分別通過通訊線延伸至回風順槽中與對應的數據采集分站連接，各個數據采集分站通過光纜彼此連接，還包括設置在地面上的多通道分站控制器、應變采集儀、監測臺站，各個數據采集分站通過光纜彼此連接后再通過礦用網絡與多通道分站控制器連接，監測臺站通過應變采集儀與多通道分站控制器連接；各個分布式應變傳感光纜采集的數據由對應的數據采集分站采集，再由各個數據采集分站將采集的數據傳送至多通道分站控制器，應變采集儀通過多通道分站控制器切換通道以采集不同連巷中分布式應變傳感光纜的數據，并由應變采集儀將采集的數據傳送至監測臺站。

所述的回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統，其特征在于：各個連巷工作面中的鉆孔依次進行編號。

所述的回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統，其特征在于：每個鉆孔分別朝向切眼方向并與回采方向平行，鉆孔的控制深度應大于理論計算的底板破壞深度h，理論計算的底板破壞深度h由公式(1)計算得到：

h＝0.0085H+0.1665α+0.1079L-4.3579 (1)，

公式(1)中，H為煤層開采高度，L為工作面斜長，α為煤層傾角。

所述的回采工作面煤層底板破壞深度實時監測預警系統，其特征在于：多通道分站控制器一個通道連接一個數據采集分站，多通道分站控制器內部通過程控開關切換各個通道，程控開關切換的依據是每個鉆孔測試所需要的時間，該時間則是由應變采集儀設置的采集參數而定。

與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在：

1、目前常規的底板破壞探測技術仍需要人工進行井下實測，工作效率較低，而且井下工作環境較為惡劣，一些儀器難以正常工作。本實用新型在布置好井下觀測系統后，在地面進行遠程操作，節約大量的人力物力，同時工作效率大大提高。