CN105259585A - 崩落顶板或爆破顶板的监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种崩落顶板或爆破顶板的监测系统，所述崩落顶板或爆破顶板的监测系统包括：至少一个设在崩落区域内的钻孔，每个所述钻孔沿上下方向延伸，每个所述钻孔的上端敞开，其中每个所述钻孔内设有至少一个光缆，所述光缆的一部分向上伸出所述钻孔；和用于向所述光缆发射信号以及接收反射回来的信号的光时域反射仪，所述光时域反射仪与所述光缆配合。通过利用根据本发明实施例的或爆破顶板崩落顶板的监测系统，可以提高崩落法采矿的安全性。

Description

崩落顶板或爆破顶板的监测系统

技术领域

本发明涉及崩落顶板或爆破顶板的监测系统。

背景技术

崩落法(例如自然崩落法或分段崩落法)回采中，矿体在崩透地表以前，相当于在空场条件下放矿。如果放矿速度过快，将可能使崩落面与松散矿堆之间留有较大的空间，一旦上部矿岩突然大范围崩落，将极有可能产生空气冲击波，对坑内人员、设备和巷道将产生难以估量的损失，对矿山生产也将会产生严重的影响。

澳大利亚的Northparks矿就曾经发生过空气冲击波事故，造成4人死亡。该事故发生的主要原因就是没有准确监测崩落顶板的位置，而在底部持续大量出矿，造成崩落面和松散矿堆之间距离过大，大范围的顶板突然垮落，造成了空气冲击波事故。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种可以提高崩落法采矿的安全性的监测系统。

根据本发明实施例的崩落顶板或爆破顶板的监测系统包括：至少一个设在崩落区域内的钻孔，所述钻孔沿上下方向延伸，所述钻孔的上端敞开，其中所述钻孔内设有至少一个光缆，所述光缆的一部分向上伸出所述钻孔；和用于向所述光缆发射信号以及接收反射回来的信号的光时域反射仪，所述光时域反射仪与所述光缆配合。

通过利用根据本发明实施例的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，可以提高崩落法采矿的安全性。

另外，根据本发明上述实施例的崩落顶板或爆破顶板的监测系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述钻孔的直径为70毫米-160毫米，相邻两个所述钻孔的间距为10米-200米。

根据本发明的一个实施例，所述钻孔的直径为85毫米-105毫米，相邻两个所述钻孔的间距为120米-180米。

根据本发明的一个实施例，所述钻孔的直径为95毫米，相邻两个所述钻孔的间距为150米。

根据本发明的一个实施例，所述钻孔为地质钻孔。

根据本发明的一个实施例，每个所述钻孔内设有1-3个光缆。

根据本发明的一个实施例，每个所述钻孔内填充有粘结剂。

根据本发明的一个实施例，所述粘结剂为水泥砂浆。

根据本发明的一个实施例，所述钻孔为多个。

根据本发明的一个实施例，多个所述钻孔均匀地分布在所述崩落区域内。

附图说明

图1是根据本发明实施例的崩落顶板或爆破顶板的监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10。如图1所示，根据本发明实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10包括设在崩落区域20内的至少一个钻孔101和光时域反射仪103。

钻孔101沿上下方向延伸，钻孔101的上端敞开。其中，钻孔101内设有至少一个光缆102，光缆102的一部分1021向上伸出钻孔101。光时域反射仪103与光缆102配合，光时域反射仪103用于向光缆102发射信号以及接收反射回来的信号。

光时域反射仪103可以将光缆102的完好情况和故障状态以曲线的形式清晰地显示出来。根据该曲线反映的事件情况，能确定故障的位置和判断故障的性质。光时域反射仪103所做的最重要的也是最基本的测试就是光缆长度测试，精确的光缆长度测试有助于光缆的故障定位。

具体而言，光缆102的与距离有关的信息可以通过时间信息而得到，在不同折射率的两种传输介质的边界(如连接器、机械接续、断裂或光缆终结处)会发生菲涅耳反射，此现象可以被用于准确定位沿光缆102长度上的不连续点的位置。

在利用崩落法(例如自然崩落法或分段崩落法)进行采矿时，随着崩落的进行，崩落顶板50或爆破顶板(崩落顶板线或爆破顶板线)逐渐向上发展。其中，崩落顶板50或爆破顶板的上部为实体，崩落顶板50或爆破顶板的下部为崩落的松散体，该实体和该松散体的交界处会引起光缆102的错断(如图1所示)。也就是说，光缆102的错断点1022位于该实体和该松散体的交界处。换言之，光缆102的错断点1022位于崩落顶板50或爆破顶板处。而光缆102的错断点1022可以利用菲涅耳反射精确地测量出来。

此时，在地表20利用光时域反射仪103测点，即可显示光缆102的错断点1022距离测试点(光时域反射仪103所在位置或光缆102的用于与光时域反射仪103相连的端部)的长度，从而测量出崩落顶板50或爆破顶板发展的位置。也就是说，光时域反射仪103对各个光缆102发射光信号，通过发射光信号的时间和返回光信号(菲涅耳反射)的时间确定各个光缆102崩落破坏的位置(光缆102的错断点1022)，即确定光缆102的错断点1022距离测试点的长度，进而掌握整个井下崩落区域20的崩落顶板50或爆破顶板的发展情况。其中，两次测量中，光缆102的错断点1022距离测试点的长度之差就是该光缆102所在位置的已崩落部分的高度。

根据本发明实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10通过在崩落区域20内的钻孔101内设置光缆102，且利用光时域反射仪103向光缆102发射信号以及接收反射回来的信号，从而可以确定各个光缆102崩落破坏的位置，即可以确定崩落顶板50或爆破顶板的位置。由此可以掌握整个井下崩落区域20的崩落顶板50或爆破顶板的发展情况，从而可以防止崩落面与松散矿堆之间的空间过大，以便避免造成空气冲击波事故，提高崩落法采矿的安全性。

利用光时域反射仪103测量崩落顶板50或爆破顶板的位置，测量的精度误差可以控制在1‰以内。

因此，通过利用根据本发明实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10，可以提高崩落法采矿的安全性。

有利地，根据本发明实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10可以用于自然崩落法采矿或爆破崩落法采矿。

如图1所示，根据本发明的一些实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10包括多个设在崩落区域20内的钻孔101和用于向光缆102发射信号以及接收反射回来的信号的光时域反射仪103。光时域反射仪103可以是手持式的光时域反射仪。

有利地，钻孔101可以是多个，由此可以更好地掌握整个井下崩落区域20的崩落顶板50或爆破顶板的发展情况。更加有利地，多个钻孔101可以均匀地分布在崩落区域20内，即相邻两个钻孔101间隔相等的距离。而且，崩落区域20内设置的钻孔101越多，多个钻孔101分布地越均匀，则越能更好地掌握整个井下崩落区域20的崩落顶板50或爆破顶板的发展情况。

其中，钻孔101可以是地质钻孔101。由此无需再进行打孔工作，从而不仅降低劳动强度，而且可以减小监测系统10的建造成本。

如图1所示，每个钻孔101沿竖直方向延伸。每个钻孔101的上端敞开，每个钻孔101的下端与拉底水平30的间距为5米-15米。由于崩落区域20的位于拉底水平30的上方5米-15米的部分要爆破掉，因此被爆破掉的这部分无需设置钻孔101，从而可以降低劳动强度，减小监测系统10的建造成本。

优选地，每个钻孔101的下端与拉底水平30的间距为10米。由此不仅可以降低劳动强度，减小监测系统10的建造成本，而且不会对测量各个光缆102崩落破坏的位置造成影响，即不会对确定崩落顶板50或爆破顶板的位置造成影响。

在本发明的一个具体示例中，每个钻孔101的直径为70毫米-160毫米，相邻两个钻孔101的间距为10米-200米。由此可以使监测系统10的结构更加合理。

优选地，每个钻孔101的直径为85毫米-105毫米，相邻两个钻孔101的间距为120米-180米。由此可以使监测系统10的结构更加合理。

更加优选地，每个钻孔101的直径为95毫米，相邻两个钻孔101的间距为150米。由此可以使监测系统10的结构更加合理。

如图1所示，每个钻孔101内设有至少一个光缆102，光缆102的一部分1021向上伸出钻孔101，以便与光时域反射仪103相连。

在本发明的一个实施例中，每个钻孔101内设有1-3个光缆102。由此可以在不加大成本的情况下提高监测数据的准确性。有利地，每个钻孔101内设有多个光缆102，多个光缆102可以间隔开地设在钻孔101内。

在本发明的一些示例中，每个钻孔101内填充有粘结剂。换言之，利用该粘结剂将光缆102粘结在钻孔101的壁上。也就是说，钻孔101的壁与光缆102通过该粘结剂粘结在一起，即光缆102与岩体成为一个整体。由此可以确保光缆102与岩体(矿体)同步移动，从而进一步提高监测数据的准确性。也就是说，通过确保光缆102与岩体(矿体)同步移动，从而可以使光缆102的错断点1022位于崩落顶板50或爆破顶板处，由此可以更加精确地测量出崩落顶板50或爆破顶板的位置。

具体地，该粘结剂可以是水泥砂浆。

光缆102的一部分1021上设有铠装层。换言之，该铠装层可以套装在光缆102的一部分1021上。由于光缆102本身强度不高，因此光缆102比较容易被拉断。通过在光缆102的一部分1021上设置该铠装层，从而可以保护光缆102的一部分1021不被破坏，即可以保护光缆102的位于地表的部分不被破坏，以便保证测量的数据的精确性。

光时域反射仪103与光缆102配合。光时域反射仪103可以与光缆102的伸出钻孔101的一部分1021的端部相连。也就是说，光时域反射仪103可以与光缆102的位于地表20之上的部分的端部相连。

具体而言，多个光缆102可以聚集在总控制室。当光时域反射仪103不向光缆102发射信号时，光时域反射仪103与光缆102可以不相连。当利用光时域反射仪103向光缆102发射信号时，可以将光缆102连接在光时域反射仪103上。其中，每次测量时光时域反射仪103与一个光缆102相连，光时域反射仪103可以轮流与多个光缆102相连以便光时域反射仪103轮流向多个光缆102发射信号。

有利地，光时域反射仪103可以周期性地向光缆102发射信号以及接收反射回来的信号。

光时域反射仪103周期性地对各个光缆102发射光信号，通过发射光信号的时间和返回光信号(菲涅耳反射)的时间确定各个光缆102崩落破坏的位置(光缆102的错断点1022)，即确定光缆102的错断点1022距离测试点的长度，进而掌握整个井下崩落区域20的崩落顶板50或爆破顶板的发展情况。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，包括：

至少一个设在崩落区域内的钻孔，所述钻孔沿上下方向延伸，所述钻孔的上端敞开，其中所述钻孔内设有至少一个光缆，所述光缆的一部分向上伸出所述钻孔；和

用于向所述光缆发射信号以及接收反射回来的信号的光时域反射仪，所述光时域反射仪与所述光缆配合。

2.根据权利要求1所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，所述钻孔的直径为70毫米-160毫米，相邻两个所述钻孔的间距为10米-200米。

3.根据权利要求2所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，所述钻孔的直径为85毫米-105毫米，相邻两个所述钻孔的间距为120米-180米。

4.根据权利要求3所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，所述钻孔的直径为95毫米，相邻两个所述钻孔的间距为150米。

5.根据权利要求1所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，所述钻孔为地质钻孔。

6.根据权利要求1所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，每个所述钻孔内设有1-3个光缆。

7.根据权利要求1所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，每个所述钻孔内填充有粘结剂。

8.根据权利要求7所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，所述粘结剂为水泥砂浆。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，所述钻孔为多个。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，其特征在于，多个所述钻孔均匀地分布在所述崩落区域内。