[发明专利]采空区上部作业的稳定性监测方法

说明书

技术领域

本申请属矿山技术领域。

背景技术

矿山常会遇到在采空区(包括其他地下空区、空穴)上部作业的问题，比如，原来是地下空场法开采，欲转为露天开采，就需要在采空区上部作业，拆除顶板；采空区顶板的稳定性事关安全生产大局，牵一发而动全身；长期以来，矿山都是凭经验作业，缺乏实时监测手段；近些年，开始出现电磁探测和超声波探测技术，但具体实施较复杂，不便于作业工人的现场实时监测；本发明旨在用一种简便的、易操作的方法，现场实时监测地下采空区围岩的变形和坍塌，为安全作业和应急救援提供可靠的信息机制和反应机制。

发明内容

整套监测系统由阻尼器②、钻孔③、孔口套管⑤、滑竿④、孔口套管⑤、助力机构⑥、报警与应急救援触发组件⑦组成，如图1所示。

钻孔③穿透作业监测点与采空区之间的岩层，其位置和角度应能提供监测效果的灵敏和作业方便；孔口套管⑤的作用是保护上部孔口；阻尼器②安放在靠近钻孔下孔口的适宜位置，其作用是：正常工况时能牢固附着在钻孔内并可靠承托滑竿④，一旦下孔口部位的围岩松脱、坍塌，阻尼器在自重作用下向采空区滑脱并使滑竿失去支承；助力机构⑥可以是弹簧、弹力绳、重物滑轮机构等多种形式，其作用是：当滑竿失去阻尼器支承时，能确保滑竿克服阻滞作用向采空区滑脱，稳定工况时应保持滑竿固定。

滑竿④可以与阻尼器②连接为一体，也可以是分离式结构；当采用水泥卷、塞子做阻尼器时，滑竿是浮放在阻尼器上；但滑竿上端必须可靠联系报警与应急救援触发组件，确保滑竿的滑脱作用能够准确地触发报警与应急救援触发组件；报警与应急救援触发组件⑦是一套由预案设定的电气触发联动系统，基本组件包括声音报警器、灯光报警器和其他联动组件；其他联动组件可启动应急救援预案的另外安全措施系统。

上述这一套机制的联动反应顺序是：采空区围岩坍塌使钻孔底部的阻尼器脱落，阻尼器脱落触发滑竿滑脱，滑竿滑脱触发报警与应急救援触发组件，以此实现对采空区稳定性的实时监测和安全应对。

图2表示了阻尼器的一种常用形式和连接方式：多条弹性片⑨焊接在螺纹管接⑧和套管⑩的外壁上制成弹性阻尼器，滑竿④的端部套丝并穿过套管⑩与螺纹管接⑧连接，套管⑩可以沿滑竿滑动，从而使弹性片⑨挤压紧贴在钻孔内壁上；这种监测方法的主要特点和优点就是：人员不必进入采空区，选择就近、方便、安全的地点，利用钻孔手段，设置这套监测系统即可。

附图说明：

图1是这套监测系统的安装示意图，图中标注符号的意义如下：

①——采空区， ②——阻尼器，③——钻孔，

④——滑竿， ⑤——孔口套管，⑥——助力机构，

⑦——报警与应急救援触发组件；

图2是常用阻尼器制作及连接形式的示意图，图中标注符号的意义如下：

⑧——螺纹管接， ⑨——弹性片，⑩——套管，

④——滑竿。