[發明專利]基于光纖及滲壓計的采場覆巖及土層復合導高監測方法

有效

• 申請號: 202111481535.1
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114184153B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 王啟慶;李文平;徐興華;陳維池;張育寶
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;浙江省地質礦產研究所
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01B11/16
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

1.一種基于光纖及滲壓計的采場覆巖及土層復合導高監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

對工作面及周邊地面進行勘探并收集勘探資料，勘探資料包括土層底界面埋深，基于所述勘探資料計算導高進入土層的最大深度；

基于所述勘探資料和所述導高進入土層的最大深度，使用光纖傳感器光纜和滲壓計設計采場覆巖及土層復合導高監測方案，并基于監測方案鋪設所述光纖傳感器光纜和所述滲壓計；

基于所述土層底界面埋深設計光纖傳感器光纜的長度，所述光纖傳感器光纜采用礦用定點光纖或金屬基索狀應變感測光纜；

基于所述導高進入土層的最大深度設定滲壓計的監測范圍，基于所述滲壓計的監測范圍制作滲壓計的串聯線路，并基于所述滲壓計的串聯線路將若干個所述滲壓計埋設在鉆孔監測范圍段；

收集所述光纖傳感器光纜和所述滲壓計的監測數據，對所述監測數據進行分析，獲得采場覆巖及土層復合導高；

所述監測數據包括第一監測數據和第二監測數據，采集所述光纖傳感器光纜的監測數據作為第一監測數據，采集所述滲壓計的監測數據作為第二監測數據；

若在所述第一監測數據中，監測到拉伸應變值大于土的最大極限拉伸應變值的情況，則認為對應土層已破壞；

若在所述第二監測數據中，監測到滲壓計讀數減小，且此處滲壓計以下的其余滲壓計的讀數均減小，則認為第一個讀數減小的所述滲壓計和其上一個滲壓計之間存在導高頂界面，將第一個讀數減小的所述滲壓計和其上一個滲壓計之間的區域作為待測區域，并對所述待測區域的第一監測數據進行分析，判斷所述導高頂界面的位置。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對工作面及周邊地面進行勘探并收集勘探資料的過程中包括：

收集工作面及周邊地面勘探鉆孔，分析獲得勘探資料，所述勘探資料還包括：工作面煤層厚度、煤層埋深、煤層頂板基巖厚度及土層厚度的空間分布。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述勘探資料計算導高進入土層的最大深度的過程中包括：

基于所述工作面煤層厚度進行計算，獲得基巖及土層復合導高最大值；

基于所述煤層頂板基巖厚度和所述基巖及土層復合導高最大值獲得所述導高進入土層的最大深度。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述工作面煤層厚度進行計算，獲得基巖及土層復合導高最大值的過程中，采用了如下公式：

H_f＝γ.M_煤

式中，H_f為預計基巖導高，γ為本地區導高在基巖發育的裂采比，M_煤為工作面煤層厚度。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述土層底界面埋深設計光纖傳感器光纜的長度的過程中，所述光纖傳感器光纜的長度為所述土層底界面埋深+10cm，采用U型回路埋設。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述光纖傳感器光纜采用礦用定點光纖時，設定所述礦用定點光纖的抗拉極限為所述礦用定點光纖長度的2％。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述滲壓計的串聯線路將若干個所述滲壓計埋設在鉆孔監測范圍段包括：

若干個所述滲壓計按照所述串聯線路以間距2m均勻排列，采用粘土球和混合粒徑石英砂間隔回填，所述間隔回填的方法包括：

在所述滲壓計的所在位置方圓0.5m范圍采用所述混合粒徑石英砂回填，所述滲壓計間回填1m所述粘土球，且所述滲壓計周圍回填的所述混合粒徑石英砂充滿水，使得滲壓計的顯示數值大于等于0.05MPa。