[发明专利]基于激发极化法的矿井顶板水害监测方法及相关设备

说明书

本申请提供一种基于激发极化法的矿井顶板水害监测方法及相关设备，根据导水裂隙带在矿井顶板上的发育位置提供两种钻孔方式：在导水裂隙带发育至地面时选择在矿井顶板靠近地面一侧进行垂直钻孔，在保证监测准确度的同时使布设于钻孔内的电极串更加容易的避开位于矿井顶板内的垮落带，以减少钻孔难度并节约钻孔成本；而在导水裂隙带未发育至地面时选择在矿井顶板靠近工作面一侧进行倾斜一定角度的钻孔，在钻孔深度较浅时电极串就可以使电极串进入导水裂隙带，使电极串获取到准确的监控数据同时，减小钻孔深度还能减少钻孔难度并节约钻孔成本。然后通过电极串实时监测矿井顶板围岩的视电阻率和视极化率，快速准确的监测煤层顶板突水情况。

技术领域

本申请涉及煤矿水防治安全技术领域，尤其涉及一种基于激发极化法的矿井顶板水害监测方法及相关设备。

背景技术

在煤炭开采过程中，由于煤层开挖导致顶板的变形、垮落而产生的裂隙在向地面发育的过程中形成导水裂隙带。当导水裂隙带发展到含水层甚至地面时，形成采煤工作面与含水层或地面相贯通的一条或多条导水通道，水体将沿着导水通道涌入采空区，常常导致水害事故的发生，水害事故一旦发生，因其突发性强、破坏性大，会给煤矿和矿工的生命财产安全造成极大的威胁和损失，煤矿水害已然成为影响煤矿安全生产的重大问题之一。矿井水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的阶段，在这一变化过程中的不同阶段都有其对应的前兆，若在煤矿日常的防治水工作中，对矿井各含水层水文地质条件和工作面开采情况进行实实时监测,及时掌握矿井水文动态情况，及时发现危险征兆并采取相应的防范措施，就可以达到对矿井水害事故的早发现、早预报、早防治，保障煤矿的安全、正常生产，所以监测设备的空间位置的确定与现场布置是监测及预警系统能否成功预报水灾的关键。

在煤矿领域，目前的顶板水害监测方法是通过微震监测或高密度电法监测或矿山围岩压力、变形等方法对矿井顶板进行突水监测。但微震和高密度电法往往监测数据较少，且干扰因素较多，而围岩压力和变形又与突水没有直接相关联的参数；这样容易造成矿井顶板水害监测的结果可靠性较差，存在一定的不可预计因素；且检测设备空间位置的确定布设没有根据钻孔具体实际情况进行设计，导致监测设备容易发生损坏，导致检测误差较大。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于激发极化法的矿井顶板水害监测方法及相关设备。

基于上述目的，本申请的第一方面提供了一种基于激发极化法的矿井顶板水害监测方法，包括：

获取所述矿井顶板内的导水裂隙带的发育位置；

响应于所述导水裂隙带发育至地面，在所述矿井顶板靠近地面的一侧确定第一钻孔数据；基于所述第一钻孔数据在所述矿井顶板内垂直所述地面所在平面的方向上开设多个地面监测钻孔；或者，

响应于所述导水裂隙带未发育至地面，在所述矿井顶板靠近工作面的一侧确定第二钻孔数据；基于所述第二钻孔数据，根据预设的倾斜角度在所述矿井顶板靠近工作面的一侧开设多个井下监测钻孔；其中，每个所述井下监测钻孔与所述矿井顶板下表面所在的平面的夹角为所述倾斜角度；

根据所述电极串实时获取的视电阻率和视极化率判断所述矿井顶板周围是否存在突水。

本申请的第二方面提供了一种基于激发极化法的矿井顶板水害监测装置，其特征在于，包括：

数据获取模块：获取所述矿井顶板内的导水裂隙带的发育位置；

钻孔模块，被配置为：响应于所述导水裂隙带发育至地面，在所述矿井顶板靠近地面的一侧确定第一钻孔数据；基于所述第一钻孔数据在所述矿井顶板内垂直所述地面所在平面的方向上开设多个地面监测钻孔；或者，

响应于所述导水裂隙带未发育至地面，在所述矿井顶板靠近工作面的一侧确定第二钻孔数据；基于所述第二钻孔数据，根据预设的倾斜角度在所述矿井顶板靠近工作面的一侧开设多个井下监测钻孔；其中，每个所述井下监测钻孔与所述矿井顶板下表面所在的平面的夹角为所述倾斜角度；