[发明专利]煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法

说明书

本发明提出一种煤矿覆岩破断及地表岩移的井‑地‑空联合监测方法，属于煤矿监测技术领域，本煤矿覆岩破断及地表岩移的井‑地‑空联合监测方法包括以下步骤：步骤一、无人机遥感监测；步骤二、地表水准仪监测；步骤三、地质钻孔监测；步骤四、微震监测；步骤五、综合分析。本发明的有益效果：集井、地、空监测于一体，监测过程相互作用，相互补充，监测结果比单一手段监测更为精确，以准确确定地表下沉值、地表沉陷时间和岩层的破裂形态,为地表建筑物的稳定评估、煤矿井下开采关键岩层的确定以及采场因覆岩破断而诱发动压灾害的判断及防治提供依据。

技术领域

本发明涉及煤矿监测技术领域，特别是涉及一种煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加和开采强度的增大，煤层开采后所形成的采场空间日益增大，采空区上覆岩层逐层向上发生破断变形直至地表，造成地表发生沉降变形、地表开裂或台阶下沉，形成塌陷坑或沉陷盆地，危及地面建筑物、水体及铁路等建筑工程的稳定性。同时，随着采场覆岩至地表岩层的变形破断，造成地表水土流失，严重破坏生态环境。

煤矿开采中，不同煤岩层分布的节理裂隙及瓦斯与含水量差别较大，导致煤岩体物理力学性质较为复杂；同时，煤系地层不同地质构造、不同的开拓布置和回采方式导致顶板覆岩所处不同应力环境，使得覆岩破断行为更加复杂。在复杂的地质条件及环境影响下，采用单一监测手段效果往往较差，监测数据精度不足，可信度较差，甚至某些地质条件下无法对覆岩破断和地表岩移进行监测。目前还未能有有效的方法准确确定地表的下沉值和地表沉陷时以及准确确定岩层的破裂形态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，以准确确定地表下沉值、地表沉陷时间和岩层的破裂形态。

本发明提供一种煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法包括以下步骤：

步骤一、无人机遥感监测

步骤11、在监测区域空域设定飞行路线，搭载遥感摄像系统的无人机按照设定的飞行路线对监测区域的地表进行航拍并获取遥感图像，将遥感图像导入遥感图像处理软件，对监测区域设定网格，导出各网格节点的三维坐标X、Y、Z；

步骤12、定期重复步骤11的操作以对监测区域的地表进行定期、重复观测，在煤层开采过程中测量各网格节点的竖坐标Z的变化，从而得到各网格节点的地表下沉值，由各网格节点开始下沉到停止下沉的时间间隔得到各网格节点的地表沉陷时间；

步骤二、地表水准仪监测

步骤21、在网格节点对应的地表处设置监测点，使用水准仪配合水准尺对各监测点实施水准测量，得到各监测点的高程；

步骤22、定期重复步骤21的操作以对各监测点的高程进行定期、重复观测，煤层开采过程中测量监测点的高程差，从而得到各监测点的地表下沉值，由监测点开始下沉到停止下沉的时间间隔得到各监测点的地表沉陷时间；

步骤三、地质钻孔监测

结合矿井地质综合柱状图，在地表监测点位置施工地质钻孔至煤层上方第二层顶板，在钻孔内不同层位设置多点位移计，煤层开采过程中由多点位移计动态监测地表及以下各岩层的下沉值和沉陷时间，通过各岩层的下沉值和沉陷时间得到在煤层开采过程不同时期各岩层的破裂形态，破裂形态包括垮落、断裂和弯曲下沉；

步骤四、微震监测