[實用新型]頂板水壓致裂多參量綜合監測系統

有效

• 申請號: 201822088225.3
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN209761499U
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 趙善坤;張修峰;劉毅濤;柴海濤;顧穎詩;張廣輝;蘇振國;吳震
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司;內蒙古昊盛煤業有限公司;烏審旗蒙大礦業有限責任公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 37252 青島智地領創專利代理有限公司
• 代理人: 張凱

本實用新型提供了一種頂板水壓致裂多參量綜合監測系統，涉及采礦工程技術領域，解決了監測頂板水壓致裂效果并確定壓裂范圍的技術問題，監測設備包括鉆孔應力計、錨桿錨索測力計、鉆孔窺視儀、頂板監測儀、支架阻力測站、微震測站和圍巖變形測站，鉆孔應力計設置在回采巷道內，錨桿錨索測力計設置在水壓致裂位置周圍10m的范圍內，鉆孔窺視儀包括窺視探頭、數據采集儀、位移感應器、盤線圈和延長桿，監測水壓致裂范圍內的水壓致裂前后鉆孔裂隙發育狀態、巷道變形位移量、微震事件、支架阻力和巷道圍巖應力變化判斷水壓致裂效果和致裂范圍，多參量綜合監測的可靠性高，水壓致裂效果判斷準確，還能避免頂板動力災害保證開采安全。

技術領域

本實用新型涉及采礦工程技術領域，尤其是一種頂板水壓致裂的多參量綜合監測系統。

背景技術

隨著我國煤礦開采礦井逐漸向深部發展，由于深部力學環境復雜和煤巖力學性質發生改變，使得煤礦頂板動力災害發生的強度和頻次明顯增加。據統計，在煤礦發生的各類事故中，頂板事故數量及死亡人數所占比例較大，是煤礦事故中的重點防治對象。隨著井下采場范圍的增大，煤層上方的堅硬頂板如不能隨工作面推進而及時垮落，其在工作面后方懸露頂板巖層或側向采空區側的堅硬頂板，在上覆巖層自重應力及采動應力作用下發生彎曲變形并積聚能量。當這些彈性能參與到煤層破壞失穩過程中，會導致破碎的煤層具有更多的動能，進而致使煤層沖擊危險加大。在這種條件下，如果能夠及時改變頂板積聚能量的條件或破壞其連續傳遞能量的能力，即可降低頂板動壓災害的危險。針對煤層上覆堅硬頂板的弱化治理技術，主要有深孔爆破技術和頂板水力壓裂技術兩種。其中，頂板深孔卸壓爆破技術只能在低瓦斯區域使用，并且存在深孔裝藥、封孔等工藝難度較大、瞎炮難以處理等制約因素；而頂板水力壓裂技術其現場施工設計參數可通過數值模擬和理論計算獲得，但壓裂的裂紋擴展情況、應力轉移規律等壓力參數難以獲得，進而頂板水力壓裂卸壓效果評價無法開展。因此為了更好的對評估頂板水壓致裂的效果，優化水壓致裂技術參數，需要對現有的監測技術做進一步的改進。

實用新型內容

為解決可靠的頂板水壓致裂效果監測的技術問題，本實用新型提供了一種頂板水壓致裂多參量綜合監測系統，具體技術方案如下。

一種頂板水壓致裂多參量綜合監測系統，監測設備包括鉆孔應力計、錨桿錨索測力計、鉆孔窺視儀、頂板監測儀、支架阻力測站、微震測站和圍巖變形測站；所述鉆孔應力計設置在回采巷道內，在水壓致裂孔兩側分別設置鉆孔應力計；所述錨桿錨索測力計設置在水壓致裂孔兩側的回采巷道內；所述鉆孔窺視儀包括窺視探頭、數據采集儀、位移感應器、盤線圈和延長桿；所述頂板監測儀設置在回采巷道內，頂板監測儀監測頂板的頂板離層量和頂板下沉量；所述支架阻力測站包括在工作面內間隔設置測點；所述微震測站包括全礦井微震監測系統和區域微震監測系統，所述區域微震監測系統包括回采巷道內布置的多個微震測點；所述圍巖變形測站設置在回采巷道內，監測回采巷道的圍巖變形量。

優選的是，鉆孔窺視儀的窺視探頭設置在延長桿的端部，多個延長桿通過螺紋連接組合加長；所述窺視探頭和位移傳感器通過數據線和數據采集儀相連；所述盤線圈設置在數據線上，用于收納數據線；所述數據采集儀記錄沿水壓致裂孔長度方向上的裂隙。

還優選的是，水壓致裂孔兩側20～30m范圍內分別設置鉆孔應力計；所述錨桿錨索測力計設置在水壓致裂孔兩側10m的回采巷道內；頂板監測儀監測頂板至少6m范圍內的頂板離層量；所述支架阻力測站包括在工作面內每隔5～8個支架設置一個測點。

還優選的是，錨桿錨索測力計至少4個組成一個監測點，每個監測點的錨桿錨索測力計在巷道頂板上呈“十”字形安裝。

優選的是，回采巷道包括回風順槽和運輸順槽；所述頂板監測儀包括在回采巷道頂板上設置的兩個頂板離層監測儀，所述頂板監測儀還包括在分別設置在回采巷道上的頂板下沉量監測儀。

本實用新型的有益效果包括：