礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法，它包括地面控制室主機(jī)終端、與地面控制室主機(jī)終端連接的井下現(xiàn)場主機(jī)、與井下現(xiàn)場主機(jī)連接的綜合電纜總線、沿煤礦巷道方向在巷道壁或巷道底板或巷道頂板上布置的多個(gè)檢測終端，其中，所述每個(gè)檢測終端包括控制器、三維震動(dòng)傳感器、電極、與控制器連接的存儲(chǔ)器，所述三維震動(dòng)傳感器和電極的信號(hào)輸出端均連接控制器的信號(hào)輸入端，每個(gè)控制器的數(shù)據(jù)通信端均通過綜合電纜總線連接井下現(xiàn)場主機(jī)。本發(fā)明能顯著提高煤礦頂?shù)装逋凰O(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
【專利說明】礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井水害的形成和發(fā)生都有一個(gè)從孕育、發(fā)展到發(fā)生的變化過程，在這一變化過程中的不同階段都有其對應(yīng)的前兆。微震監(jiān)測就是要找到導(dǎo)水通道的具體參數(shù)，包括時(shí)空位置、能量和通道類型，并根據(jù)水源、水量和水溫等因素的變化情況，結(jié)合礦山壓力、水文地質(zhì)等多學(xué)科理論，進(jìn)行突水的超前預(yù)測預(yù)警。現(xiàn)有的煤礦頂?shù)装逋凰O(jiān)測方法是通過微震監(jiān)測儀或高密度電法儀或礦山圍巖壓力、變形等方法對煤礦頂?shù)装暹M(jìn)行突水監(jiān)測。所有方法的缺點(diǎn)是監(jiān)測參數(shù)依據(jù)單一或與突水沒有直接相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，容易造成煤礦頂?shù)装逋凰O(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性下降，存在一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是要提供一種礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)及方法，該裝置和方法通過監(jiān)測礦井產(chǎn)生突水的必須條件(微震)和必然條件(產(chǎn)生視電阻率和視極化率的變化)為依據(jù)，能顯著提高煤礦頂?shù)装逋凰O(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于:它包括地面控制室主機(jī)終端、與地面控制室主機(jī)終端連接的井下現(xiàn)場主機(jī)、與井下現(xiàn)場主機(jī)連接的綜合電纜總線、沿煤礦巷道方向在巷道壁或巷道底板或巷道頂板上布置的多個(gè)檢測終端，其中，所述每個(gè)檢測終端包括控制器、三維震動(dòng)傳感器、電極以及與控制器連接的存儲(chǔ)器，所述三維震動(dòng)傳感器和電極的信號(hào)輸出端均連接控制器的信號(hào)輸入端，每個(gè)控制器的數(shù)據(jù)通信端均通過綜合電纜總線連接井下現(xiàn)場主機(jī)。
[0005]所述每個(gè)檢測終端之間等距離布置，相鄰兩個(gè)檢測終端之間相距5?20m。
[0006]所述綜合電纜總線包括兩根測量線、兩根供電線、兩根傳輸線和兩根電源線。
[0007]所述電極為金屬棒電極。
[0008]所述控制器還連接有報(bào)警器。
[0009]一種利用上述礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，其特征在于，它包括如下步驟:
[0010]步驟1:各個(gè)控制器控制各自的三維震動(dòng)傳感器對巷道壁或巷道底板或巷道頂板的震動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；
[0011]步驟2:每個(gè)三維震動(dòng)傳感器將測得的實(shí)時(shí)的巷道壁或巷道底板或巷道頂板的震動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給對應(yīng)的控制器，同時(shí)，每個(gè)控制器將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給井下現(xiàn)場主機(jī)，井下現(xiàn)場主機(jī)將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)同步上傳給地面控制室主機(jī)終端；所述巷道壁或巷道底板或巷道頂板的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)包括每個(gè)三維震動(dòng)傳感器測得了震動(dòng)信號(hào)時(shí)震動(dòng)發(fā)生的強(qiáng)度、時(shí)間和震動(dòng)頻率；在地面控制室主機(jī)終端內(nèi)根據(jù)各個(gè)三維震動(dòng)傳感器上傳的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有地震震源確定法，確定震源地點(diǎn)；
[0012]步驟3:在各個(gè)控制器中將步驟2中得到的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的震動(dòng)信號(hào)幅度進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果通過井下現(xiàn)場主機(jī)上傳到地面控制室主機(jī)終端，一旦某個(gè)位置處測得的震動(dòng)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的震動(dòng)信號(hào)幅度時(shí)，則地面控制室主機(jī)終端啟動(dòng)井下現(xiàn)場主機(jī)對所有的控制器發(fā)出控制信號(hào)，所有的控制器控制對應(yīng)的電極對巷道壁或巷道底板或巷道頂板進(jìn)行激發(fā)極化高密度電法測量；并將測量結(jié)果由井下現(xiàn)場主機(jī)傳輸給地面控制室主機(jī)終端，在地面控制室主機(jī)終端內(nèi)得到被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率和視極化率的變化數(shù)據(jù)；
[0013]步驟4:在地面控制室主機(jī)終端內(nèi)進(jìn)行如下判斷，當(dāng)被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率變小的變化小于設(shè)定值時(shí)，且視極化率的變化小于視極化率數(shù)據(jù)的二倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，表明巷道壁或巷道底板或巷道頂板不存在突水；當(dāng)被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率變小的變化大于等于設(shè)定值時(shí)，且視極化率的變化大于視極化率數(shù)據(jù)的二倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，表明巷道壁或巷道底板或巷道頂板存在突水；經(jīng)過以上判斷即實(shí)現(xiàn)了礦井頂?shù)装逋凰闆r的監(jiān)測預(yù)報(bào)。
[0014]所述步驟3中預(yù)先設(shè)定震動(dòng)信號(hào)幅度為被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板背景信號(hào)幅度值的三倍。。
[0015]步驟4中，所述設(shè)定值為被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板視電阻率背景值的二倍標(biāo)準(zhǔn)差。
[0016]步驟3中，所述地面控制室主機(jī)終端根據(jù)激發(fā)極化高密度電法的測量結(jié)果生成視電阻率和視極化率的剖面等值線色譜圖，該色譜圖作為礦井頂?shù)装逋凰闆r監(jiān)測預(yù)報(bào)的參考。
[0017]步驟I中，所述地面控制室主機(jī)終端通過井下現(xiàn)場主機(jī)控制各個(gè)控制器對應(yīng)的電極，間隔固定周期對巷道壁或巷道底板或巷道頂板進(jìn)行激發(fā)極化高密度電法的測量。
[0018]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:
[0019](I)由于礦山發(fā)生水害必須具備的3個(gè)條件是水源、水量和導(dǎo)水通道，而激發(fā)極化高密度電法可以很好地監(jiān)測地層結(jié)構(gòu)因微震而產(chǎn)生的斷層、陷落柱及導(dǎo)水通道發(fā)生變化的情況；若微震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)造在無水的情況下，激發(fā)極化高密度電法的視電阻率值變大或幾乎沒有多大變化，而視極化率則幾乎沒變化，因此，激發(fā)極化高密度電法監(jiān)測產(chǎn)生的電阻成像剖面沒有低電阻率值圖譜的變化，而激化率成像剖面圖譜則沒有變化；若微震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)造中有水的情況下，激發(fā)極化高密度電法的視電阻率值會(huì)變小，而視極化率值則會(huì)變大，因此，激發(fā)極化高密度電法監(jiān)測產(chǎn)生的電阻成像剖面等值線色譜圖有較大的變化，而激化率成像剖面等值線色譜圖也有很大的有變化。
[0020]這樣，利用微震和激發(fā)極化高密度電法就可以很好地監(jiān)測煤礦頂?shù)装逋凰畣栴}，解決導(dǎo)水通道(斷層、陷落柱)存在極強(qiáng)的局部性和隱蔽性。
[0021](2)本發(fā)明采用激發(fā)極化高密度電法進(jìn)行礦井頂?shù)装逋凰闆r的監(jiān)測可以克服巷道的錨桿、錨索、錨網(wǎng)和軌道等對電法探測的干擾因素，因通過長期監(jiān)測，在相同的環(huán)境和裝置下，只需探測地層的電阻率和極化率有無變化就可以很好地監(jiān)測煤礦頂?shù)装逋凰畣栴}。
[0022](3)本發(fā)明的突水監(jiān)測實(shí)時(shí)性強(qiáng)，礦井發(fā)生頂?shù)装逋凰畷r(shí)首先必須發(fā)生微震，再產(chǎn)生視電阻率和視極化率的變化；因此，提高了礦井的安全性。
[0023]另外，由于采用了激發(fā)極化高密度電法，所以本發(fā)明還具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測量奠定了基礎(chǔ)。
[0025]2、能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的具有斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。
[0026]3、井下數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅采集速度快(大約每一測點(diǎn)需2?5秒)，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
[0027]4、本發(fā)明與傳統(tǒng)的電阻率法相比，成本低、效率高，信息量豐富。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中，I一檢測終端、1.1一控制器、1.2—二維震動(dòng)傳感器、1.3 —電極、1.4一存儲(chǔ)器、2—井下現(xiàn)場主機(jī)、3—地面控制室主機(jī)終端、4 一綜合電纜總線、5—報(bào)警器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0031]圖1所示的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，它包括地面控制室主機(jī)終端3、與地面控制室主機(jī)終端3連接的井下現(xiàn)場主機(jī)2、與井下現(xiàn)場主機(jī)2連接的綜合電纜總線4、沿煤礦巷道方向在巷道壁或巷道底板或巷道頂板上布置的多個(gè)檢測終端1，其中，所述每個(gè)檢測終端I包括控制器1.1、三維震動(dòng)傳感器1.2、電極1.3以及與控制器1.1連接的存儲(chǔ)器1.4，所述三維震動(dòng)傳感器1.2和電極1.3的信號(hào)輸出端均連接控制器1.1的信號(hào)輸入端，每個(gè)控制器1.1的數(shù)據(jù)通信端均通過綜合電纜總線4連接井下現(xiàn)場主機(jī)2。
[0032]上述技術(shù)方案中，所述每個(gè)檢測終端I之間等距離布置，相鄰兩個(gè)檢測終端I之間相距5?20m。
[0033]上述技術(shù)方案中，所述綜合電纜總線4包括兩根測量線、兩根供電線、兩根傳輸線和兩根電源線。綜合電纜總線4能實(shí)現(xiàn)井下現(xiàn)場主機(jī)2與各個(gè)控制器1.1之間的單獨(dú)通信。其中，兩根供電線用于給巷道壁或巷道底板或巷道頂板提供電場信號(hào)。兩根測量線用于測量巷道壁或巷道底板或巷道頂板電場的變化情況。兩根傳輸線用于檢測終端I與井下現(xiàn)場主機(jī)2之間的通信。兩根電源線用于給檢測終端I供電。供電線和測量線傳輸?shù)男盘?hào)均通過電極1.3與巷道壁或巷道底板或巷道頂板連接。
[0034]上述技術(shù)方案中，井下現(xiàn)場主機(jī)2置于巷道中。
[0035]上述技術(shù)方案中，本發(fā)明采用頻率域激發(fā)極化法來完成高密度電法的視電阻率和視極化率的測量，這樣所用電極就可以采用一般的銅等金屬電極，而避免采用復(fù)雜昂貴的不極化電極。
[0036]所述電極1.3為金屬棒電極。
[0037]上述技術(shù)方案中，所述控制器1.1還連接有報(bào)警器5。井下現(xiàn)場主機(jī)2通過本安電源供電。當(dāng)控制器1.1接收到三維震動(dòng)傳感器1.2傳來的震動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制報(bào)警器5發(fā)出警報(bào)。[0038]一種利用上述礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，本方法通過微震監(jiān)測和激發(fā)極化高密度電法測量來同時(shí)監(jiān)測頂?shù)装宓耐凰A(yù)報(bào)，而激發(fā)極化高密度電法又是同時(shí)測試視電阻率和視極化率，采用視電阻率和視極化率二個(gè)參數(shù)來綜合判定監(jiān)測地層的水文地質(zhì)變化情況；
[0039]該方法的具體步驟為:
[0040]步驟1:各個(gè)控制器1.1控制各自的三維震動(dòng)傳感器1.2對巷道壁或巷道底板或巷道頂板的震動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；
[0041]步驟2:每個(gè)三維震動(dòng)傳感器1.2將測得的實(shí)時(shí)的巷道壁或巷道底板或巷道頂板的震動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給對應(yīng)的控制器1.1，同時(shí)，每個(gè)控制器1.1將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給井下現(xiàn)場主機(jī)2，井下現(xiàn)場主機(jī)2將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)同步上傳給地面控制室主機(jī)終端3 ;所述巷道壁或巷道底板或巷道頂板的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)包括每個(gè)三維震動(dòng)傳感器1.2測得了震動(dòng)信號(hào)時(shí)震動(dòng)發(fā)生的強(qiáng)度、時(shí)間和震動(dòng)頻率(震動(dòng)發(fā)生時(shí)的震動(dòng)頻率上傳到地面控制室主機(jī)終端3用作對巷道地質(zhì)條件的評估)；在地面控制室主機(jī)終端3內(nèi)根據(jù)各個(gè)三維震動(dòng)傳感器1.2上傳的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有地震震源確定法，確定震源地點(diǎn)(該現(xiàn)有地震震源確定法中需要用到震動(dòng)發(fā)生時(shí)間和各個(gè)三維震動(dòng)傳感器1.2安裝的坐標(biāo))；
[0042]步驟3:在各個(gè)控制器1.1中將步驟2中得到的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的震動(dòng)信號(hào)幅度進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果通過井下現(xiàn)場主機(jī)2上傳到地面控制室主機(jī)終端3，一旦某個(gè)位置處測得的震動(dòng)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的震動(dòng)信號(hào)幅度時(shí)，則地面控制室主機(jī)終端3啟動(dòng)井下現(xiàn)場主機(jī)2對所有的控制器1.1發(fā)出控制信號(hào)，所有的控制器1.1控制對應(yīng)的電極1.3對巷道壁或巷道底板或巷道頂板進(jìn)行激發(fā)極化高密度電法測量；并將測量結(jié)果由井下現(xiàn)場主機(jī)2傳輸給地面控制室主機(jī)終端3，在地面控制室主機(jī)終端3內(nèi)得到被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率和視極化率的變化數(shù)據(jù)；
[0043]步驟4:在地面控制室主機(jī)終端3內(nèi)進(jìn)行如下判斷，當(dāng)被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率變小的變化小于設(shè)定值時(shí)，且視極化率的變化小于視極化率數(shù)據(jù)的二倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，表明巷道壁或巷道底板或巷道頂板不存在突水；當(dāng)被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率變小的變化大于等于設(shè)定值時(shí)，且視極化率的變化大于視極化率數(shù)據(jù)的二倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，表明巷道壁或巷道底板或巷道頂板存在突水；經(jīng)過以上判斷即實(shí)現(xiàn)了礦井頂?shù)装逋凰闆r的監(jiān)測預(yù)報(bào)。(激發(fā)極化參數(shù)僅與水有關(guān)；因此，采用電阻率和激化率二參數(shù)來評價(jià)地層的水含量有無變化具有較高的準(zhǔn)確性。)
[0044]上述技術(shù)方案中，所述步驟3中預(yù)先設(shè)定震動(dòng)信號(hào)幅度為被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板背景信號(hào)幅度值的三倍。
[0045]上述技術(shù)方案中，步驟4中，所述設(shè)定值為被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板視電阻率背景值的二倍標(biāo)準(zhǔn)差。
[0046]上述技術(shù)方案中，步驟3中，所述地面控制室主機(jī)終端3根據(jù)激發(fā)極化高密度電法的測量結(jié)果生成視電阻率和視極化率的剖面等值線色譜圖，該色譜圖作為礦井頂?shù)装逋凰闆r監(jiān)測預(yù)報(bào)的參考。上述色譜圖可以提取地層中的含水信息，解釋含水、導(dǎo)水構(gòu)造及潛在導(dǎo)水、突水通道，并總結(jié)出構(gòu)造異常體的含水、導(dǎo)水規(guī)律；提取視電阻率和激發(fā)率成像剖面中巖石的電性分層信息，可用于解釋工作面頂、底板隔水層厚度、含水層厚度、含水層原始導(dǎo)升高度。
[0047]上述技術(shù)方案中，步驟I中，所述地面控制室主機(jī)終端3通過井下現(xiàn)場主機(jī)2控制各個(gè)控制器1.1對應(yīng)的電極1.3，間隔固定周期對巷道壁或巷道底板或巷道頂板進(jìn)行激發(fā)極化高密度電法的測量。上述間隔固定周期為可設(shè)定每24小時(shí)測量I?5次。
[0048]上述技術(shù)方案中，判斷突水發(fā)生的依據(jù)是相同位置的激發(fā)極化高密電法所測量的視電阻率和視極化率的相對變化程度；這樣可以克服巷道的錨桿、錨索、錨網(wǎng)、軌道等干擾因素，因?yàn)楸O(jiān)測測量是在相同的環(huán)境和裝置下，只需探測地層的電阻率和激化率有無相對變化。
[0049]上述技術(shù)方案中，微震監(jiān)測的原理為:當(dāng)微震事件發(fā)生后會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)波，此波沿周圍的介質(zhì)向四周傳播，三維震動(dòng)傳感器1.2接收原始的微震信號(hào)以后將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，將其發(fā)送到控制器1.1，控制器1.1通過綜合電纜4傳送到井下現(xiàn)場主機(jī)2和地面控制室主機(jī)終端3，地面控制室主機(jī)終端3對微震動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行多方面處理和分析，這樣能實(shí)現(xiàn)了對微震事件的定位、獲取事件原始參數(shù)等處理，并可以對微震事件在繪圖儀或三維空間和時(shí)間軸下進(jìn)行實(shí)體演示，其原始數(shù)據(jù)和處理文件可實(shí)時(shí)顯示。
[0050]實(shí)施例:
[0051]將礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)置于煤礦掘進(jìn)巷道中，三維震動(dòng)傳感器1.2接收的礦井頂?shù)装灞尘罢饎?dòng)信號(hào)強(qiáng)度為10mv，將IOmv設(shè)定為頂?shù)装灞尘罢饎?dòng)信號(hào)幅度值；當(dāng)三維震動(dòng)傳感器1.2在某一時(shí)刻測得了震動(dòng)信號(hào)，該震動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度為35mv，震動(dòng)頻率為500HZ ;此時(shí)因震動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度大于礦井頂?shù)装灞尘靶盘?hào)幅度值的三倍，則地面控制室主機(jī)終端3啟動(dòng)井下現(xiàn)場主機(jī)2控制電極1.3對礦井頂?shù)装暹M(jìn)行激發(fā)極化高密度電法測量；并將測量結(jié)果由井下現(xiàn)場主機(jī)2傳輸給地面控制室主機(jī)終端3，如果在地面控制室主機(jī)終端3內(nèi)得到礦井頂?shù)装宓囊曤娮杪蕿?00Ω/πι (礦井頂?shù)装逡曤娮杪时尘爸禐?00Ω/πι，標(biāo)準(zhǔn)差值為25 Ω/m)，此時(shí)，礦井頂?shù)装宓囊曤娮杪首冃棣│?πι,ΙΟΟΩ/m大于兩倍標(biāo)準(zhǔn)差值(δΟΩ/m);同時(shí)，在地面控制室主機(jī)終端3內(nèi)得到礦井頂?shù)装宓囊晿O化率為15% (礦井頂?shù)装逡晿O化率背景值為8%，標(biāo)準(zhǔn)差值為2%)，此時(shí)，礦井頂?shù)装宓囊晿O化率的變化為7%，7%大于兩倍標(biāo)準(zhǔn)差值(4%);此時(shí)則判斷出礦井頂?shù)装逵邪l(fā)生突水的征兆。所述實(shí)施例已經(jīng)過技術(shù)人員經(jīng)過現(xiàn)場勘測驗(yàn)證，確實(shí)存在發(fā)生突水的征兆。
[0052]本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于:它包括地面控制室主機(jī)終端(3)、與地面控制室主機(jī)終端(3)連接的井下現(xiàn)場主機(jī)(2)、與井下現(xiàn)場主機(jī)(2)連接的綜合電纜總線(4)、沿煤礦巷道方向在巷道壁或巷道底板或巷道頂板上布置的多個(gè)檢測終端(1)，其中，所述每個(gè)檢測終端(I)包括控制器(1.1)、三維震動(dòng)傳感器(1.2)、電極(1.3)以及與控制器(1.1)連接的存儲(chǔ)器(1.4)，所述三維震動(dòng)傳感器(1.2)和電極(1.3)的信號(hào)輸出端均連接控制器(1.1)的信號(hào)輸入端，每個(gè)控制器(1.1)的數(shù)據(jù)通信端均通過綜合電纜總線(4)連接井下現(xiàn)場主機(jī)(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于:所述每個(gè)檢測終端(I)之間等距離布置，相鄰兩個(gè)檢測終端(I)之間相距5~20m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于:所述綜合電纜總線(4)包括兩根測量線、兩根供電線、兩根傳輸線和兩根電源線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于:所述電極(1.3)為金屬棒電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器(1.1)還連接有報(bào)警器(5)。
6.一種利用權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，其特征在于，它包括如下步驟: 步驟1:各個(gè)控制器(1.1)控制各自的三維震動(dòng)傳感器(1.2)對巷道壁或巷道底板或巷道頂板的震動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測； 步驟2:每個(gè)三維震動(dòng)傳感器(1.2)將測得的實(shí)時(shí)的巷道壁或巷道底板或巷道頂板的震動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給對應(yīng)的控`制器(1.1)，同時(shí)，每個(gè)控制器(1.1)將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給井下現(xiàn)場主機(jī)(2)，井下現(xiàn)場主機(jī)(2)將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并將上述震動(dòng)數(shù)據(jù)同步上傳給地面控制室主機(jī)終端(3);所述巷道壁或巷道底板或巷道頂板的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)包括每個(gè)三維震動(dòng)傳感器(1.2)測得了震動(dòng)信號(hào)時(shí)震動(dòng)發(fā)生的強(qiáng)度、時(shí)間和震動(dòng)頻率；在地面控制室主機(jī)終端(3)內(nèi)根據(jù)各個(gè)三維震動(dòng)傳感器(1.2)上傳的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有地震震源確定法，確定震源地點(diǎn)； 步驟3:在各個(gè)控制器(1.1)中將步驟2中得到的實(shí)時(shí)震動(dòng)數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的震動(dòng)信號(hào)幅度進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果通過井下現(xiàn)場主機(jī)(2 )上傳到地面控制室主機(jī)終端(3 )，一旦某個(gè)位置處測得的震動(dòng)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的震動(dòng)信號(hào)幅度時(shí)，則地面控制室主機(jī)終端(3)啟動(dòng)井下現(xiàn)場主機(jī)(2)對所有的控制器(1.1)發(fā)出控制信號(hào)，所有的控制器(1.1)控制對應(yīng)的電極(1.3)對巷道壁或巷道底板或巷道頂板進(jìn)行激發(fā)極化高密度電法測量；并將測量結(jié)果由井下現(xiàn)場主機(jī)(2)傳輸給地面控制室主機(jī)終端(3)，在地面控制室主機(jī)終端(3)內(nèi)得到被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率和視極化率的變化數(shù)據(jù)； 步驟4:在地面控制室主機(jī)終端(3)內(nèi)進(jìn)行如下判斷，當(dāng)被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率變小的變化小于設(shè)定值時(shí)，且視極化率的變化小于視極化率數(shù)據(jù)的二倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，表明巷道壁或巷道底板或巷道頂板不存在突水；當(dāng)被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板的視電阻率變小的變化大于等于設(shè)定值時(shí)，且視極化率的變化大于視極化率數(shù)據(jù)的二倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，表明巷道壁或巷道底板或巷道頂板存在突水；經(jīng)過以上判斷即實(shí)現(xiàn)了礦井頂?shù)装逋凰闆r的監(jiān)測預(yù)報(bào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，其特征在于:所述步驟3中預(yù)先設(shè)定震動(dòng)信號(hào)幅度為被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板背景信號(hào)幅度值的三倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，其特征在于:步驟4中，所述設(shè)定值為被測巷道壁或巷道底板或巷道頂板視電阻率背景值的二倍標(biāo)準(zhǔn)差。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，其特征在于:步驟3中，所述地面控制室主機(jī)終端(3 )根據(jù)激發(fā)極化高密度電法的測量結(jié)果生成視電阻率和視極化率的剖面等值線色譜圖，該色譜圖作為礦井頂?shù)装逋凰闆r監(jiān)測預(yù)報(bào)的參考。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井頂?shù)装逋凰O(jiān)測預(yù)報(bào)方法，其特征在于:步驟I中，所述地面控制室主機(jī)終端(3)通過井下現(xiàn)場主機(jī)(2)控制各個(gè)控制器(1.1)對應(yīng)的電極(1.3)，間隔固定周期`對巷道壁或巷道底板或巷道頂板進(jìn)行激發(fā)極化高密度電法的測量。
【文檔編號(hào)】G01V11/00GK103529488SQ201310460139
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】武強(qiáng), 劉春生, 劉鎏 申請人:武漢長盛煤安科技有限公司