专利名称：远程测控底板岩层破坏深度监测方法
技术领域：
本发明涉及一种远程测控底板岩层破坏深度监测方法，属于矿井开采及灾害监测 方法领域。技术背景
煤矿开采过程中，若底板岩层下存在暗河、溶洞或高承压水，有底板承压水突入采 掘工作空间，导致矿井水害事故发生的风险，而底板岩层突水与采动中底板破坏状况直接 相关。
目前，国内外有关底板岩层破坏深度的现场监测方法常用的主要有两种，分别为 注水试验法和声波探测法两种。
注水试验法根据底板岩体裂隙发育情况和注水量有直接关系，注水量大，则反映 出岩体裂隙发育，连通性好，因此可通过煤层底板采动前后钻孔注水段内注入水量的多少 来预测底板岩体裂隙发育及破坏深度。
声波测试技术是基于声波在不同介质内传播时，波速、振幅等参数也相应不同的 原理，人为地向底板岩层发射声波，并通过观测声波在岩层中的传播情况和波速、振幅的变 化特性，进而推测出底板岩层的破坏情况。
现有方法各自存在不同缺陷。注水试验简单、直观，应用较广，但岩体亲水性不同， 且受到岩体中孔隙影响，测量误差较大。声波探测法不能区分底板岩层中的原有裂隙和采 动形成的新裂隙，测量误差较大。另外上述两者方法均只能监测采动过程中随工作面推进 顶板未跨落之前采场底板岩层测点的破坏状况，待工作面推过监测点后，因顶板跨落后人 员无法靠近测点而无法测量，不能反映出工作面在整个推进过程中底板测点岩层破坏的发 展演变规律。发明内容
本发明的目的在于提供一种底板岩层破坏深度的远程监测方法。该方法能够实时 连续监测整个采动过程不同位置底板岩层破坏情况和破坏深度，及时干预生产，预防底板 突水事故。
技术解决方案
本发明为采动过程中随工作面推进顶板未跨落之前和工作面推过监测点顶板跨 落之后采场底板岩层测点的破坏状况连续监测，整个采动过程通过监测系统对测点处的岩 石裂隙位移和温度进行监测。
所述监测系统包括煤层底板岩层钻孔、振弦式岩石裂隙仪、温度传感器，信号采 集单元、信号传输电缆线、读数仪，在巷道内至少设四个监测站，监测站底板上设有钻孔，钻 孔内设有岩石裂隙仪及温度传感器，岩石裂隙仪、温度传感器通过传输电缆线分别与工作 面停采线外读数仪连接，传输电缆线置于保护钢管内，钻孔灌浆。
所述岩石裂隙仪和温度传感器粘附安装在一起。
所述监测系统将底板岩层裂隙变形信号、温度信号通过传输、转换显示在读数仪 上。
本发明远程测控底板岩层破坏深度监测方法，其特征在于整个采动过程中测点处 的岩石裂隙位移监测和温度监测。
远程测控底板岩层破坏深度监测方法优点是
①综合测定了裂隙变形信号和温度信号，信号采集快，读数误差小。
②实现了整个采动过程中连续监测，仪器安装完毕后，监测人员不需要再进入工 作面，安全性好。
③仪器安装方便，监测系统可靠，对采煤现场条件要求低，便于推广使用。
远程测控底板岩层破坏深度监测方法综合了采矿技术、传感器技术、信息处理技 术等学科的技术，在克服现有监测方法缺陷基础上，直接测定整个工作面开采过程中煤层 底板的活动规律，监测数据反映出顶板活动规律对底板岩层破坏深度的影响，为预测煤层 底板突水和安全生产打下基础。
图1为本发明安装位置图2为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
实施例
本发明为采动过程中随工作面推进顶板未跨落之前和工作面推过监测点顶板跨 落之后采场底板岩层测点的破坏状况连续监测，整个采动过程通过监测系统对测点处的岩 石裂隙位移和温度进行监测。
监测系统由埋设在煤层底板岩层钻孔中的振弦式岩石裂隙仪、温度传感器，信号 采集单元、信号传输电缆线及读数仪构成。
本发明分别在工作面初次来压步距处、工作面第一次周期来压步距处、工作面最 后一次周期来压步距处及工作面停采线处至少设四个监测站。监测站布置在工作面运输巷 (或材料巷)7 —侧侧壁上，侧壁设一个钻窝，钻窝底板6上设有钻孔I,钻孔I深度20米,从 钻孔I入口处每隔3米及钻窝底板6下不同岩层交界面处分别设有一个振弦式埋入型岩石 裂隙仪及一个温度传感器2，温度传感器粘附于岩石裂隙仪一侧，岩石裂隙仪通过细绳串联 绑扎后轻轻放入钻孔I内，振弦式岩石裂隙仪、温度传感器2通过传输电缆线4分别与工作 面停采线外读数仪8连接，传输电缆线4置于保护钢管5内，整个钻孔灌浆，48小时后灌浆 液3完全凝固后读数。
监测过程
①采集裂隙变形信号地下采煤过程中，煤层底板岩层中压缩一膨胀一压缩变形 过程伴随着工作面推进一顶板悬空一顶板垮落过程而出现，埋设在底板岩层不同深度的岩 石裂隙仪中钢弦与裂隙同步变形，采集钢弦变形模拟信号。
②采集温度信号深部循环地下水通过裂隙通道进入底板岩层隔水层内部时，裂 隙水会导致渗水通道附近岩体温度出现变化，采集岩体温度变化模拟信号。
③信号传输采集到的裂隙变形信号和温度变化信号通过置于保护钢管内的多芯 电缆线传输到工作面停采线外的读数仪。
④信号转换、记录和显示采集模拟信号在读数仪上转换为数字信号，并加以记录 和显示。
⑤分析监测数据绘制整个采动过程中裂隙变形曲线和温度变化曲线，掌握底板 岩层的破坏情况，得到底板岩层最大破坏深度及其发展演变规律。
⑥预测底板突水煤层底板完整隔水岩层厚度与监测得到的底板岩层最大破坏 深度直接相关，底板岩层破坏深度越大，则底板完整隔水岩层厚度就越小，当底板完整隔水 岩层厚度降到许可安全临界值时，预示因底板岩层破坏而诱发突水事故。
权利要求
1.远程测控底板岩层破坏深度监测方法，其特征在于，为采动过程中随工作面推进顶板未跨落之前和工作面推过监测点顶板跨落之后采场底板岩层测点的破坏状况连续监测，整个采动过程通过监测系统对测点处的岩石裂隙位移和温度进行监测。
2.根据权利要求1所述的远程测控底板岩层破坏深度监测方法，其特征在于，监测系统包括煤层底板岩层钻孔、振弦式岩石裂隙仪、温度传感器，信号米集单兀、信号传输电缆线、读数仪，在巷道内至少设四个监测站，监测站底板上设有钻孔，钻孔内设有岩石裂隙仪及温度传感器，岩石裂隙仪、温度传感器通过传输电缆线分别与工作面停采线外读数仪连接，传输电缆线置于保护钢管内，钻孔灌浆。
3.根据权利要求2所述的远程测控底板岩层破坏深度监测方法，其特征在于，岩石裂隙仪和温度传感器粘附安装在一起。
4.根据权利要求2所述的远程测控底板岩层破坏深度监测方法，其特征在于，监测将底板岩层裂隙变形信号、温度信号通过传输、转换显示在读数仪上。
全文摘要
本发明涉及一种远程测控底板岩层破坏深度监测方法。本发明采用在煤层底板岩层钻孔中设有振弦式岩石裂隙计和温度传感器，并通过信号采集单元、信号传输电缆线及读数仪构成监测系统。信号采集单元完成对底板岩层测点处裂隙位移和温度数据采集，由信号传输电缆线传到读数仪，在读数仪上将模拟量转换为数字量并加以记录和显示。本监测方法不仅能监测采动过程中随工作面推进顶板未跨落之前采场底板岩层测点的破坏状况，而且可监测工作面推过监测点顶板跨落后的底板岩层测点的破坏状况，实现了整个采动过程中连续监测。通过分析监测数据，得出工作面底板岩层最大破坏深度和活动规律，为预测煤层底板突水打下基础。
文档编号E21F17/18GK102997886SQ20121045818
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者刘树新, 刘长武, 宋素芬 申请人:内蒙古科技大学