[实用新型]回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤层底板破坏预警系统领域，具体是一种回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统。

背景技术

随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭，煤矿开采正趋于深部化发展，此时深部开采将面临“三高一扰动”影响，使得开采条件较浅部复杂化。当所采煤层底板富含大量灰岩承压水时，将实施“带压”开采，此时为了保证矿井安全高效地生产需全面把握底板破坏规律以及准确确定底板采动破坏带深度。

目前，对于底板破坏深度的研究有经验公式、理论计算公式、数值模拟、相似物理模拟试验、现场实测等等，公式推导大多基于浅层地质条件建立，当进入深部开采时难以适用，其中应用于确定底板破坏深度及规律探求的测试技术主要是在回采工作面底板施工倾斜钻孔，钻孔延伸至底板法线位置，同时在钻孔尾部预留2m裸孔作为注、放水观测点，其余孔段注浆封堵，监测期间由注、放水水量的多少来确定底板破坏裂隙发育程度，达到点式间断监测效果；后期为了达到实时监测底板破坏目的，张文泉、张红日等提出一种多回路钻孔注、放水系统；刘传武等利用声波在不同介质中的传播特性对回采工作面底板破碎程度进行现场探测；张平松等曾采用震波CT技术，并结合煤层工作面回采过程中孔-巷间观测剖面进行动态数据采集与处理，对底板破坏规律进行研究；付茂如等利用电阻率CT探测回采工作面底板破坏深度；孙斌杨等利用分布式光纤并结合电阻率CT获得采场底板破坏范围。

上述方法受自身条件限制，井下施工繁琐并且探测精度较低，同时采煤工作环境存在诸多不确定因素导致难以达到连续动态监测的效果。其中震波CT、电阻率CT等虽取得较为有效的数据，但是目前井下布置钻孔多位于回风顺槽，实施倾斜钻孔，钻孔控制范围较为局限难以反映工作面中间部位等区域的实际破坏情况。而且目前井下实测多为人工现场操作，不能进行连续观测及灾害预警。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统，以解决现有技术难以达到连续动态监测的效果、不能进行连续观测及灾害预警的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统，其特征在于：包括布置在矿井中每个连巷工作面中的多个钻孔，每个钻孔中分别埋设分布式应变传感光缆并采用浆液注浆密封，矿井中回风顺槽中布置有多个数据采集分站，多个数据采集分站一一对应设置在各个连巷外，每个连巷各个钻孔中的分布式应变传感光缆分别通过通讯线延伸至回风顺槽中与对应的数据采集分站连接，各个数据采集分站通过光缆彼此连接，还包括设置在地面上的多通道分站控制器、应变采集仪、监测台站，各个数据采集分站通过光缆彼此连接后再通过矿用网络与多通道分站控制器连接，监测台站通过应变采集仪与多通道分站控制器连接；各个分布式应变传感光缆采集的数据由对应的数据采集分站采集，再由各个数据采集分站将采集的数据传送至多通道分站控制器，应变采集仪通过多通道分站控制器切换通道以采集不同连巷中分布式应变传感光缆的数据，并由应变采集仪将采集的数据传送至监测台站。

所述的回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统，其特征在于：各个连巷工作面中的钻孔依次进行编号。

所述的回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统，其特征在于：每个钻孔分别朝向切眼方向并与回采方向平行，钻孔的控制深度应大于理论计算的底板破坏深度h，理论计算的底板破坏深度h由公式(1)计算得到：

h＝0.0085H+0.1665α+0.1079L-4.3579 (1)，

公式(1)中，H为煤层开采高度，L为工作面斜长，α为煤层倾角。

所述的回采工作面煤层底板破坏深度实时监测预警系统，其特征在于：多通道分站控制器一个通道连接一个数据采集分站，多通道分站控制器内部通过程控开关切换各个通道，程控开关切换的依据是每个钻孔测试所需要的时间，该时间则是由应变采集仪设置的采集参数而定。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、目前常规的底板破坏探测技术仍需要人工进行井下实测，工作效率较低，而且井下工作环境较为恶劣，一些仪器难以正常工作。本实用新型在布置好井下观测系统后，在地面进行远程操作，节约大量的人力物力，同时工作效率大大提高。