[发明专利]冲击地压与矿震实时监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击地压与矿震实时监测系统及方法。

背景技术

冲击地压是指采场与巷道周围的灾害性动力现象；矿震是指矿区范围内有感震的动力现象；微震是指由采动引起岩体破坏式产生的动力现象。上述现象会对采矿生产产生严重的影响甚至是破坏，因而，希望对上述现象的孕育、发展、发生进行监测和预警，以为煤矿的安全开采提供依据。

研究发现，矿震和冲击地压之间是彼此联系的，矿震能够诱发冲击地压、强烈的冲击地压能够引起矿震。因而，在冲击地压的监测与预警技术中，仅仅监测应力场的变化是不够的，还需要监测震动场，特别是监测能够诱发冲击地压的矿震。

煤体的应力-应变曲线显示，应力首先随着应变的增加而增加，当达到一峰值以后，则随着应变的增加而降低，因为在应力峰值时，煤体产生破裂，释放了能量。而大规模、高密度的煤体破裂，可能引起矿震，有可能诱导冲击地压；即使不发生冲击地压，也会对煤矿的安全生产造成影响。

为确保安全生产，在有冲击倾向和矿震频发的煤矿，应当进行冲击地压的预警和矿震的监测。因此，研究即能监测应力又能监测矿震的实时监测系统就是必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲击地压实时监测预警系统与方法，特别是一种冲击地压与矿震实时监测系统及方法。

冲击地压与矿震实时监测系统，包括布置在井下的冲击地压监测系统和矿震监测系统，冲击地压监测系统和矿震监测系统共用井下电源和井下监测主机与交换机；冲击地压监测系统包括接线盒与压力传感器，接线盒一端连接压力传感器，另一端通过压力信号线和传感器供电线与井下电源连接；矿震监测系统包括检波器，检波器通过震动信号线和检波器供电线与井下电源连接。

井下监测主机与交换机保持冲击地压的监测和矿震的监测的同步进行，由检波器和压力传感器采集的信号，经井下监测主机与交换机传输至地面设备。

检波器布置在煤层顶板、顶板中，用于监测震动情况，主要监测应力-应变曲线中处于高应力区域的破裂和震动；

压力传感器布置在煤层中，用于监测煤层应力的变化情况，主要监测应力-应变曲线中应力升高区域的压力变化。

地面设备实时接收井下传输的数据，可以对应力变化、震动信息进行处理，并根据理论研究的成果，对冲击地压和矿震的发生性进行直观、明确的解释，进而为煤矿的安全生产提供依据。

冲击地压与矿震实时监测方法，在井下设置冲击地压监测系统和矿震监测系统，对井下冲击地压和矿震进行实时的监测，冲击地压监测系统和矿震监测系统共用井下电源和井下监测主机与交换机；冲击地压监测系统包括接线盒与压力传感器，接线盒一端连接压力传感器，另一端通过压力信号线和传感器供电线与井下电源连接；矿震监测系统包括检波器，检波器通过震动信号线和检波器供电线与井下电源连接。

附图说明

图1是煤层应力-应变曲线示意图；

图2是本发明冲击地压和矿震监测系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，在初始阶段，应力是随应变的增大而增大的，当应力的增加达到一峰值P，应力即随应变的增加而减小；在应力随应变的增大而增大第一阶段F，煤体的破坏形式主要是应力升高-破裂；而应力在峰值附近的第三阶段T，煤体的破坏形式是断裂-震动；在第一阶段F和第三阶段T交叉的第二阶段S，煤体的破坏形式是破裂-震动。

冲击地压与矿震监测系统，包括冲击地压监测系统1和矿震监测系统2，冲击地压监测系统和矿震监测系统共用井下电源3和井下监测主机与交换机4；冲击地压监测系统包括接线盒11与压力传感器12，接线盒11一端连接压力传感器12，另一端通过压力信号线13和传感器供电线14与井下电源3连接；矿震监测系统2包括检波器21，检波器21通过震动信号线22和检波器供电线23与井下电源3连接。

井下监测主机与交换机4保持冲击地压的监测和矿震的监测的同步进行，由检波器21和压力传感器12采集的信号，经井下监测主机与交换机4传输至地面设备8。

检波器21布置在煤层顶板、顶板中，用于监测震动情况，主要监测应力-应变曲线中处于高应力区域的破裂和震动。

压力传感器布置在煤层中，用于监测煤层应力的变化情况，主要监测应力-应变曲线中应力升高区域的压力变化。

地面设备8实时接收井下传输的数据，可以对应力变化、震动信息进行处理，并根据理论研究的成果，对冲击地压和矿震的发生性进行直观、明确的解释，进而为煤矿的安全生产提供依据。

冲击地压与矿震实时监测方法，在井下设置冲击地压监测系统1和矿震监测系统2，对井下冲击地压和矿震进行实时的监测，冲击地压监测系统1和矿震监测系统2共用井下电源3和井下监测主机与交换机4；冲击地压监测系统1包括接线盒11与压力传感器12，接线盒11一端连接压力传感器12，另一端通过压力信号线13和传感器供电线14与井下电源3连接；矿震监测系统2包括检波器21，检波器通过震动信号线22和检波器供电线23与井下电源3连接。