[发明专利]单巷、跨斜孔电阻率CT成像装置及工作面底板水动态监测方法

说明书

本发明属于矿井智能监测领域,涉及一种单巷、跨斜孔电阻率CT成像装置及工作面底板水动态监测方法，单巷、跨斜孔电阻率CT成像装置包括倾斜钻孔，在倾斜钻孔内布设带有增大金属片的电缆，电缆通过注浆封孔电缆保护装置引出，在巷道内挖电缆沟埋设电缆，在巷道进行支护，成功将电缆输送到数据采集点，在数据采集点将电缆与直流电法仪器连接，采集跨斜孔CT成像数据。该发明原理简单可行，可操作性强。

技术领域

本发明属于矿井智能监测领域。涉及一种工作面承压水上安全开采方法，特别是单巷、跨斜孔CT成像装置及对底板水动态监测方法。

背景技术

近些年来，随着开采深度的增加，我国华北型煤田进入下组煤开采，在开采过程中面临高承压水、高矿压双高威胁，因此，需要对工作面底板含水层进行注浆改造，增大工作面底板隔水层，防止工作面底板突水事件的发生。然而，工作面底板虽然经过注浆改造，增大了底板隔水层的厚度，但是工作面在开采过程中，由于矿山压力的影响，底板岩层受到破坏，突水事件仍然会发生，对于当前工作面进行的无能化开采技术的实现，仍然是致命性的灾难。因此，工作面开采必须加强工作面底板水情的动态监测，及时为工作面底板突水提供预警技术，为工作面开展无人化开采技术实施起到保驾护航的作用。

跨孔成像技术虽能够实现工作面底板水情的监测，但是该方法在实施过程中，出现以下不足和缺点：井下施工由空间的影响，钻机移动困难，直立钻孔很难实现，只能采用倾斜钻孔施工技术。环形电极在埋设过程中不容易下落，影响施工效率，同时与岩层接触面积小，数据采集信号弱。该方法在封孔注浆过程中，电缆从注浆孔直接输出，容易在高压注浆过程中，将电缆破坏，中断数据的采集。同时，该方法电缆在巷道底板岩层槽沟里埋设时，由于采空区顶板岩层的下落，将电缆砸断，从而中断了数据的传输。综上所述可知，跨孔成像技术主要是电缆在孔中埋设、环形电极与岩层接触、电缆在孔口输出及在巷道内埋设等问题成为该技术发展的瓶颈。因此，需要解决以上问题，跨斜孔电阻率成像技术才能得到更好的发展。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种单巷、跨斜孔电阻率CT成像装置及工作面底板水动态监测方法，该方法采用小角度倾斜钻孔，该钻孔不仅方便施工，而且可以更多的穿越含水层，为注浆工作面节省工程量，同时，该方法可以解决电缆被破坏，电极接触不良的影响，提高数据的采集质量，保证了井下复杂水文地质条件的精细探查，实现工作面推进过程中底板水的动态监测。该发明原理简单可行，可操作性强。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种单巷、跨斜孔电阻率CT成像装置包括倾斜钻孔，在倾斜钻孔内布设带有增大金属片的电缆，电缆通过注浆封孔电缆保护装置引出，在巷道内挖电缆沟埋设电缆，在巷道进行支护，成功将电缆输送到数据采集点，在数据采集点将电缆与直流电法仪器连接，开始采集CT成像数据，对数据进行提取和处理成图后，对工作面底板水进行动态监测，预防工作面底板发生突水事件。所述倾斜钻孔与钻孔的走向与水平倾角夹角一般为25～35度左右。

所述增大的金属片的电缆直接步设到斜孔中，通过注浆将电缆密封于钻孔中，钻孔中电缆长度为160m。

所述增大的金属片间距5m，金属片个数32个，正常金属片0.01cm²增大金属片的表面积为0.03cm²-0.05cm²，增大金属片的表面积使岩层与金属片更好的耦合为一体。

所述注浆封孔电缆保护装置包括底盘，底盘上有注浆孔，电缆孔和螺母孔，与螺母孔相配套的螺母等。

所述底盘用途注浆封孔，内半径50mm，外半径75mm；

所述注浆孔用途注浆，内半径16mm，外半径17.5mm；

所述电缆孔用途输出电缆，注入水泥固定电缆，内半径10mm，外半径12mm；

所述螺母孔用途固定底盘，与螺母配套使用，直径5.8mm；