[发明专利]煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法

说明书

本发明涉及一种煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法，系统包括：初次来压监测装置、周期来压监测装置、数据传输装置和数据分析装置，初次来压监测装置包括若干个第一线性传感器，用于在预设检测时刻生成第一应变值，并将第一应变值传输至数据分析装置；周期来压监测装置包括若干个第二线性传感器，用于在预设检测时刻生成第二应变值后，并将第二应变值传输至数据分析装置；数据分析装置用于基于若干个第一应变值和若干个第二应变值、每个第一线性传感器和每个第二线性传感器与工作面之间的距离、每个第一线性传感器和每个第二线性传感器设置处的煤岩体弹性模量、以及前一日的采掘进尺指导施工人员的施工以及进行预警，测试效率高。

技术领域

本发明涉及煤矿工作面监测技术领域，尤其涉及一种煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法。

背景技术

在采煤的过程中，煤层工作面回采过程中随着煤层空间采出，直接顶岩层垮落充填采空区，基本顶未垮落形成板梁支撑结构，随着顶板悬空露出面积的增大，基本顶在自重、上覆岩层以及围岩应力作用下发生断裂与垮落，从而造成顶板来压。顶板来压主要包括初次来压与周期来压两种，其中，在工作面开采时，基本顶的首次垮落会使工作面一定范围内压力增大，称之为初次来压，之后随工作面的不断推进，基本顶又会形成断裂垮落，这种现象会重复出现，形成工作面的周期来压。顶板来压是导致冒顶事故、诱发冲击地压的主要因素之一，是采矿界面临的共同问题，并且一旦发生灾害通常都具备较大破坏性和致灾性。因此，顶板来压测试是煤层工作面开采过程中重要的测量内容，也是指导矿井安全生产、有效支护的关键技术参数。

相关技术中，对于顶板来压测试方法主要有液压支架压力传感器阻力法、顶板离层测力法、钻孔应力测试方法、微震测试技术等。例如CN105756709A公开了一种工作面顶板来压及破断的监测方法，其是工作面输送平巷和工作面回风平巷的顶部钻孔，在孔底部安装振动加速度传感器。CN103498699A公开了一种矿山工作面顶板来压的预测系统，其采用矿用液压支架位移传感器。

上述测试方法多存在以下问题：(1)传感器通常为电阻传感器、压力传感元件，环境耐受性相对较差，特别在矿井特殊环境与施工工艺下，容易出现感测装置损坏与失效；(2)现有测试方法测试工艺繁琐，通常为点式布测形式，大多采用人工间断观测与采集，测试过程中数据集成时间长，不利于形成实时判别信号，当感测异常出现时，已经距离灾变时间极短；(3)现有测试方法在信号传输与数据分析中，数据离散，利用率低，技术指导响应时间较长，难以适应工作面高效、自动、无人、智慧的矿山发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测试效率高且便于大范围推广的煤层工作面顶板来压智能测试分析系统及方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

第一方面，提供了一种煤层工作面顶板来压智能测试分析系统，其包括：初次来压监测装置、周期来压监测装置、数据传输装置和数据分析装置，所述初次来压装置和所述周期来压监测装置均通过所述数据传输装置与所述数据分析装置连接；

其中，所述初次来压监测装置安装在初次来压监测元件布置区域内，所述初次来压监测装置用于获取工作面首采前期预设距离范围内顶板初期来压数据，其包括若干个设置于工作面的切眼处的第一线性传感器，所述第一线性传感器用于在预设检测时刻生成第一应变值，并通过所述数据传输装置将所述第一应变值传输至所述数据分析装置；

所述周期来压监测装置安装在周期来压监测元件布置区域内，所述周期来压监测装置用于获取煤层工作面开采过程中的周期来压数据，其包括若干个沿所述工作面走向布置的第二线性传感器，所述第二线性传感器用于在所述预设检测时刻生成第二应变值后，并通过所述数据传输装置将所述第二应变值传输至所述数据分析装置；