[發(fā)明專利]用于監(jiān)測(cè)回采工作面底板承壓水導(dǎo)升狀態(tài)的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810358906.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108757036B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯晶津;王冰純;段建華;李德山;岳輝;房哲;寧殿艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18;E21F16/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

本發(fā)明公開了一種回采工作面底板承壓水導(dǎo)升狀態(tài)多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，針對(duì)回采工作面底板高承壓水害問題，采用礦用電法監(jiān)測(cè)裝置和光纖光柵傳感器進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)測(cè)，通過綜合分析電位差、電阻率、水溫、水壓、應(yīng)力及應(yīng)變等多種參數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)底板承壓水在采動(dòng)破壞影響下的導(dǎo)升狀態(tài)進(jìn)行判斷，既可以避免原位監(jiān)測(cè)方法以偏概全的缺點(diǎn)，又可以有效避免單一電法監(jiān)測(cè)多解性的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，屬于礦井水害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)測(cè)回采工作面底板承壓水導(dǎo)升狀態(tài)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

根據(jù)受承壓水威脅的煤層底板“下三帶”理論，煤層底板在采動(dòng)作用下，受礦壓和水壓的聯(lián)合作用，自上而下可分為三個(gè)帶：底板導(dǎo)水破壞帶、隔水層帶和承壓水導(dǎo)升帶。當(dāng)隔水層帶較薄或其內(nèi)部存在隱伏地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，在采掘擾動(dòng)下，底板承壓水有可能突破隔水層帶，導(dǎo)升至底板導(dǎo)水破壞帶，直接誘發(fā)突水事故。

目前煤礦井下用于回采工作面底板水害監(jiān)測(cè)的方法主要有多參數(shù)傳感器監(jiān)測(cè)、微震監(jiān)測(cè)以及電法監(jiān)測(cè)等。

多參數(shù)傳感器監(jiān)測(cè)包含水溫、水壓、水位、應(yīng)力及應(yīng)變等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，通過布設(shè)傳感器可以直接監(jiān)測(cè)傳感器所處位置的對(duì)應(yīng)物性參數(shù)，該類監(jiān)測(cè)方法最為直接有效，但其屬于原位監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果只反映了當(dāng)前傳感器所處位置的物性變化情況，用于判斷底板承壓水導(dǎo)升狀態(tài)時(shí)容易“以點(diǎn)代面”、以偏概全，發(fā)生誤判或漏判。

微震方法通過布設(shè)檢波器檢測(cè)采掘擾動(dòng)下巖石破裂時(shí)產(chǎn)生的地震波信號(hào)，并對(duì)破裂位置進(jìn)行定位，該方法主要用于監(jiān)測(cè)底板裂隙發(fā)育情況，無法判斷是否有水通過裂隙導(dǎo)升至底板破壞帶。

電法通過布設(shè)電極、向地下供入電流建立人工電場(chǎng)并測(cè)量在工作面底板電性變化影響下的電位或電位差，根據(jù)電位或電位差的異常響應(yīng)規(guī)律對(duì)底板水的導(dǎo)升狀態(tài)進(jìn)行判斷，避免了原位監(jiān)測(cè)方法以偏概全的缺點(diǎn)。電法監(jiān)測(cè)雖然有效，但其參數(shù)單一，電位或電位差變化可能是由底板水導(dǎo)升引起，也可能由頂板淋水或采掘活動(dòng)中的應(yīng)力變化導(dǎo)致裂隙閉合引起，這意味著電法監(jiān)測(cè)結(jié)果的解釋存在多解性。

為了解決現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法存在的諸多問題，本發(fā)明將電法監(jiān)測(cè)和多參數(shù)傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)合起來，進(jìn)行多參數(shù)監(jiān)測(cè)和綜合解釋，既可以避免原位監(jiān)測(cè)方法以偏概全的缺點(diǎn)，又可以有效避免單一電法監(jiān)測(cè)多解性的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無法準(zhǔn)確判斷回采過程中煤層底板承壓水在采動(dòng)破壞影響下的導(dǎo)升狀態(tài)的技術(shù)問題，提供了一種于監(jiān)測(cè)回采工作面底板承壓水導(dǎo)升狀態(tài)的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)及方法采用礦用電法監(jiān)測(cè)裝置和光纖光柵傳感器進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)測(cè)，通過綜合分析電位差、電阻率、水溫、水壓、應(yīng)力及應(yīng)變等多種參數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)底板承壓水的導(dǎo)升狀態(tài)進(jìn)行判斷。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于監(jiān)測(cè)回采工作面底板承壓水導(dǎo)升狀態(tài)的系統(tǒng)，包括：用于在地面控制安裝于井下的電阻率監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和光纖光柵多參數(shù)監(jiān)測(cè)子系的地面服務(wù)器；

其中，所述電阻率監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括在礦用電法監(jiān)測(cè)裝置控制下向地下導(dǎo)入電流和接收電位差信號(hào)的電極；所述光纖光柵多參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括：解析光纖光柵傳感器攜帶的光信號(hào)的光纖光柵解調(diào)儀；

其中，所述地面服務(wù)器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)繪制電位差變化曲線以及電阻率切片變化曲線。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述電極包括安裝于深鉆孔的深孔電極以及安裝于淺孔的淺孔電極；所述深孔以預(yù)設(shè)距離設(shè)置于井下工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷底板靠近外幫一側(cè)；所述淺孔位于相鄰兩個(gè)深孔的中間位置；所述深鉆孔和淺鉆孔交錯(cuò)布置。