[發明專利]一種膠結充填充實率實時監測系統及其監測方法

有效

• 申請號: 201910255234.3
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109973143B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 李猛;張吉雄;劉恒鳳;朱存利;周楠
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21F17/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發明公開了一種膠結充填充實率實時監測系統及其監測方法，包括充填材料電阻率感知系統、線路傳輸系統以及地面信息轉化與服務系統。根據實驗室實驗測出不同材料、不同配比條件下充填材料導電相的滲流閾值，控制導電相摻加量在滲流閾值范圍內使充填材料功能化，并通過在充填材料內部埋設電極形成充填材料電阻率感知系統。以及將所測得電阻率有效的從充填材料中傳輸出來即線路傳輸系統，接著地面信息轉化與服務系統根據電阻率?充實率計算模型反算出充填材料充實率，并且根據充填材料的充實率適當調整膠結充填工藝使之達到預期的充填效果。本發明為提供一種膠結充填充實率實時監測方法，提高充填效率的同時，加強了資源的綠色高效的開發利用。

技術領域

本發明屬于采空區充填材料充實率實時監測技術領域，具體涉及一種膠結充填充實率實時監測系統及其監測方法。

背景技術

目前，隨著煤炭資源的大量開采，東部煤炭資源的逐漸枯竭，使得東部遺留的“三下”(鐵路下、村莊下、水體下)煤炭儲量較多，另一方面我國的煤炭開采逐漸朝著深部、西部兩個方向發展，西部脆弱生態環境對地表的變形量要求更加的嚴格。而目前隨著綠色開采理念的不斷加深，膠結充填采煤技術在全國各地得到廣泛的應用，其能夠滿足上述兩個方面的要求即：進行三下采煤保護地表的變形在允許的范圍內。然而在充填開采過程中，有效的控制充填材料的充實率對充填效果起著至關重要的作用，目前對充實率的監測還有存在一定的缺陷，不能對充填材料的充實率進行實時的監測。

充填采煤技術在巖層控制、地表生態環境保護、地表沉陷控制以及提高煤炭資源產出率方面具有顯著的技術優勢，是煤礦綠色化開采的一個不可或缺的部分，在充填開采的過程中如何實時的對充填材料的充實率進行監測是目前充填開采亟待解決的難題。為了有效的控制巖層移動，在采用膠結充填開采的同時，探索如何實現在充填開采的過程中，對充填材料的充實率進行實時的監測使得達到最佳的充填效果對煤炭資源的綠色化開采具有重要意義。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種膠結充填充實率實時監測方法，解決在充填開采的過程中，對充填材料的充實率進行實時監測，根據充填材料的充填狀態，實時的對充填設備進行調整，使得充填效果始終在最佳的充填狀態，進一步加強煤炭資源的綠色化高效開采。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種膠結充填充實率實時監測方法，包括充填材料電阻率感知系統、線路傳輸系統、地面信息轉化與服務系統。

所述充填材料電阻率感知系統是指首先向充填材料中加入具有導電特性的導電相，使得充填材料轉化成具有導電性能的感知材料。然后在工作面回采的過程中，在上下兩巷靠近充填體側的巷幫上布置電極線路，并且在電極線路上每隔1m埋設一個電極，在工作面向前掘進的過程中測試導電相充填體電阻率的變化情況。

所述線路傳輸系統是指將隨著采煤工作面的向前推進，充填體厚度的變化導致分布在充填材料中的導電相也發生壓實，使得充填材料內部的可通電線路增多，充填體的電阻率降低，此時電阻率隨著通電導體導電相的分布變化而變化，將降低的電阻率傳輸至充填材料外的信息轉化系統中。

所述的地面信息轉化系統是利用充填體的電阻率和充實率之間的關系即根據采空區充填材料通電后隨著工作面的向前推進或者隨著時間變化，充填體壓實度的變化導致充填材料內的電阻率發生一定的程度的變化，將變化的電阻率R通過公式逆推轉化為充填體的充實率的變化量。

所述地面信息服務系統是在礦井充填開采的過程中，根據井下充填材料電阻率感知系統對充填體中電阻率變化的大小以及變化的幅度等數據的監測，然后地面信息服務系統對這些監測數據的整合和處理，根據現場的充填效果實際情況，進行實時的控制。

本發明專利的一種膠結充填充實率實時監測方法，包括如下步驟：