[发明专利]一种工作面开采岩层破坏井下顶底板钻孔电法监测方法

说明书

本发明公开了一种工作面开采岩层破坏井下顶底板钻孔电法监测方法，属于煤层勘探方法技术领域。所述方法包括：步骤一、钻孔平面剖面位置确定；步骤二、钻孔参数确定；步骤三、钻孔电极电缆布设；步骤四、钻孔监测系统施工；步骤五、数据采集。本发明的监测方法通过扩大双钻孔间电法监测控制范围，使得垮落带或裂缝带的发育不会很快影响到钻孔电缆的电极耦合，能够较长时间的监测电阻率的动态变化，充分反映垮落带和裂缝带的动态发育过程，得到可靠的垮落带和裂缝带高度。

技术领域

本发明涉及煤层勘探方法技术领域，具体涉及一种工作面开采岩层破坏井下顶底板钻孔电法监测方法。

背景技术

煤层开采后，在地应力的作用下会发生岩石变形与破坏，在底板形成底板破坏带；在顶板形成垮落带、裂缝带和弯曲下沉带。垮落带和裂缝带合称为导水裂缝带。垮落带和裂缝带的发育高度及过程，对于煤层工作面提高回采上限、顶板水害防治、顶板岩层管理和瓦斯防治具有重要的意义。

目前的井下顶板钻孔电法监测装置控制的范围相对较小，特别是双钻孔间的电阻率监测灵敏区范围更小。在采空区的岩层破坏带未进入双钻孔监测区，只能监测到采动超前应力的变化情况；在岩层破坏带进入双钻孔监测区后，垮落带或裂缝带到达钻孔位置后，常导致钻孔电极耦合条件变差，导致电法数据质量显著变差，电阻率图像对垮落带和裂缝带的反映变差，不利于观测垮落带和裂缝带的采后稳定情况；对于顶板岩层为厚层砂岩等坚硬岩层时，垮落带或裂缝带的发育还会导致钻孔中电缆的折断，使得监测系统无法较长时间的监测，在回采工作面距离监测钻孔孔口较远处便结束监测，监测的垮落带和裂缝带高度结果可靠性降低。

发明内容

因此，针对现有技术的上述问题，本发明提出一种工作面开采岩层破坏井下顶底板钻孔电法监测方法。通过扩大双钻孔间电法监测控制范围，使得垮落带或裂缝带的发育不会很快影响到钻孔电缆的电极耦合，能够较长时间的监测电阻率的动态变化，充分反映垮落带和裂缝带的动态发育过程，得到可靠的垮落带和裂缝带高度。

具体的，所述方法包括：

步骤一钻孔平面剖面位置确定

在顺槽巷道的钻孔选择位置，布置一对监测钻孔，第一监测钻孔和第二监测钻孔平面位置重合，在同一垂直剖面上；

步骤二钻孔参数确定

第一监测钻孔和第二监测钻孔在平面方位上指向工作面内；第一监测钻孔为仰孔，仰角为与煤层面夹角；第二监测钻孔孔为俯孔，方位与第一监测钻孔相同，俯角为与煤层面夹角；

步骤三钻孔电极电缆布设

第一监测钻孔和第二监测钻孔的电极之和为电法监测所采用的多道电法仪道数N，N≥60；

步骤四钻孔监测系统施工

在巷道中选择位置施工第一监测钻孔和第二监测钻孔；在第一监测钻孔和第二监测钻孔内将电极电缆牢固束缚于PVC管上送入第一监测钻孔和第二监测钻孔中；将第一监测钻孔和第二监测钻孔全孔注入水泥浆进行封闭；

步骤五数据采集

采用多道电法仪，将第一监测钻孔和第二监测钻孔的电极系统视为一条完整测线，进行数据采集。

进一步的，所述方法步骤二中仰角为与煤层面夹角，通常为 40-50°，孔深为预计最大裂缝带高度的1.2-1.5倍高度。

进一步的，所述方法步骤二中俯角为10-20°，孔深40-80m。

进一步的，所述方法步骤三中第一监测钻孔内电极数不少于第二监测钻孔电极数，第二监测钻孔电极数不少于15。

进一步的，所述方法步骤五中数据采集采用高密度电阻率法温纳三极和温纳四极数据采集方式，或采用并行电法AM法和ABM法数据采集方式，完成电阻率的数据采集。