[發(fā)明專利]一種煤礦采空區(qū)充填體承載壓縮率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811313339.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109441541B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張吉雄;李猛;朱存利;黃艷利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18;E21F15/00
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張婷婷

本發(fā)明公開(kāi)了一種煤礦采空區(qū)充填體承載壓縮率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，根據(jù)采空區(qū)充填體埋深的位置，在地面布置信息處理系統(tǒng)、震源控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；其中由震源控制系統(tǒng)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的震動(dòng)，向充填體發(fā)出信號(hào)。根據(jù)不同壓實(shí)程度下充填體彈性的差異，地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接受到的反射波就會(huì)不一樣，最后數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚硐到y(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。從充填體被充填入采空區(qū)后開(kāi)始監(jiān)測(cè)，隨著時(shí)間的變化，充填體將會(huì)逐漸被壓實(shí)，一直監(jiān)測(cè)到充填體厚度不再發(fā)生變化為止，最后利用承載壓縮率公式計(jì)算得到充填體承載壓縮率。本發(fā)明提供了一種煤礦采空區(qū)充填體承載壓縮率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)控充填體厚度變化的同時(shí)，也有效提高了充填過(guò)程中的充填效率與效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤炭資源綠色充填開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦采空區(qū)充填體承載壓縮率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，隨著煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用，在煤炭的開(kāi)采過(guò)程中，造成矸石山堆積，地表的塌陷等環(huán)境問(wèn)題，對(duì)周邊的人民造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，國(guó)家高度重視煤炭開(kāi)采對(duì)環(huán)境的影響，由此，固體充填開(kāi)采技術(shù)作為綠色開(kāi)采技術(shù)在部分地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。

在進(jìn)行固體充填開(kāi)采的過(guò)程中，主要目的是防止地表的塌陷，另一方面也可以有效解決地表矸石的堆積的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)矸石不升井，就地充填的目標(biāo)。但是在進(jìn)行充填開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)于充填體的壓縮率的判斷只是最初的進(jìn)行壓實(shí)的過(guò)程中，利用“等價(jià)采高”的原理，引入等價(jià)采高的概念即：等價(jià)采高為工作面采高減去采空區(qū)充填體壓實(shí)后的高度等。但對(duì)于充填過(guò)后，頂板巖層的運(yùn)動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致充填體的進(jìn)一步壓實(shí)，因此如何在充填過(guò)后的一段時(shí)間內(nèi)，甚至在充填的過(guò)程中，就能準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)到充填體承載壓縮率是煤炭資源綠色充填開(kāi)采面臨的重要難題。為了有效的提高充填效率，盡量減少地表的下沉，在采用充填開(kāi)采的同時(shí)，探索如何實(shí)現(xiàn)采空區(qū)充填體承載壓縮率的監(jiān)測(cè)方法和高效的充填采空區(qū)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種煤礦采空區(qū)充填體承載壓縮率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，解決固體充填開(kāi)采過(guò)程中，充填體的承載壓縮率的問(wèn)題，不僅可以監(jiān)測(cè)充填體承載壓縮率，也可提高充填的效率。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種煤礦采空區(qū)充填體承載壓縮率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括均設(shè)置在充填體上方地面上的地面信息處理系統(tǒng)、地面震源控制系統(tǒng)、地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，

所述地面信息處理系統(tǒng)用于接收所述來(lái)自地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電信號(hào)，并且對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，其中電信號(hào)是由充填體的反射波信號(hào)經(jīng)地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢波器轉(zhuǎn)化得來(lái)的，根據(jù)波的能量消耗來(lái)判斷可控震源發(fā)射的信號(hào)到達(dá)的深度；根據(jù)充填體受到2MPa初始?jí)毫簩?shí)后充填體的厚度和充填體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的厚度之差，依據(jù)承載壓縮率公式計(jì)算充填體的承載壓縮率。

所述地面震源控制系統(tǒng)用于根據(jù)待測(cè)試的充填體深度調(diào)整地面上震源的震動(dòng)幅度，形成以可控震源為上表面中心向采空區(qū)充填體方向發(fā)射立體信號(hào)；

所述地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為檢波器，用于接收來(lái)自檢波器底部不同深度、不同角度由于充填體的壓實(shí)程度不同而發(fā)射出的反射波，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸至地面信息處理系統(tǒng)；

進(jìn)一步的，所述檢波器監(jiān)測(cè)到煤層的有效深度為100～300m，最大有效厚度為3.5m。

進(jìn)一步的，在整個(gè)煤層的有效深度范圍內(nèi)，反射波與水平之間夾角α的范圍是30°～90°。

進(jìn)一步的，在充填體對(duì)應(yīng)的地面位置進(jìn)行檢波器的布置，檢波器沿煤層走向布置，形成在工作面上方以震源控制系統(tǒng)為中心，沿走向向地面震源控制系統(tǒng)兩側(cè)伸展的地面監(jiān)測(cè)布置線路，檢波器沿直線均勻分布，兩側(cè)分支每隔20m布置一個(gè)檢波器。