CN106908843B - 一种煤岩深部电位的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤岩深部电位的测量方法，首先将电极1分布布置在钻孔中；其次用信号传输屏蔽线将电极1和电位采集仪2连接起来；然后用电位采集仪2实时采集电极1测量到的电位信号；最后用信号处理终端主机3实时分析储存电位采集仪2采集到的电位信号，根据煤岩内部电位信号分布特征分析煤岩应力状态及其体稳定性。本发明具有自动化程度高、实用性较强、安装方便、操作更快捷、监测区域灵活等特点，能够真实反映测量区域煤岩体的变形破坏情况，能够为煤岩动力灾害和地质灾害预报研究提供技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤岩深部电位的测量方法，属于煤岩动力灾害地球物理参数测量及矿山安全监测领域。
背景技术
随着煤炭开采深度的延伸和开采强度的增加，煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害变得日趋严重，对煤矿的安全生产产生了极大的威胁。因此在动力灾害发生之前进行有效识别预警并及时采取预防措施对煤岩动力灾害防治工作尤为重要。近年来，中国矿业大学对不同受载方式下煤岩体变形破裂过程进行了大量的测试和研究，发现煤岩体受载或变形破裂时有自由电荷的产生与转移，并会产生电位信号；研究同时建立了煤岩破坏自由电荷与煤体应力的本构关系，发现自由电荷累积与煤的损伤参量呈正相关性，可以反映煤体的损伤程度。
目前，对于煤岩体破坏产生电位信号的研究主要集中于实验室研究，对现场煤岩深部电位信号的测量和分析研究还很少。因此，迫切需要一种能够测量煤岩深部电位信号的方法为煤岩深部电位特征规律研究和煤岩动力灾害的监测预报提供技术支持。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提供一种测量煤岩深部电位的方法，用于煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害产生的煤岩体内部电位信号的测量，解决了现有方法只能测量煤岩体表面电位而不能测量煤岩深部电位的技术问题。
技术方案：一种煤岩深部电位的测量方法，包括以下步骤：
第一步，用钻机由煤岩体表面向煤岩内部打深孔钻孔；
第二步，将电极布置在深孔钻孔中；所述电极为表面间隔布置有气囊式电位采集装置的高强度绝缘管，所述气囊式电位采集装置为表面固定有电位采集片的气囊；
第三步，向电极的气囊充气，使气囊膨胀至气囊表面的电位采集片与孔壁接触耦合；
第四步，将电极的信号传输屏蔽线连接到电位采集仪的信号采集端口上，将电位采集仪和信号处理终端主机用通信导线连接起来；
第五步，接通电源，调试电位采集仪和信号处理终端主机；
第六步，调试完成后，开始进行煤岩深部电位测量，用电位采集仪实时采集电极测量到的电位信号；用信号处理终端主机实时分析储存电位采集仪采集到的电位信号，根据煤岩内部电位信号分布特征分析煤岩应力状态及其体稳定性；
第七步，测量完成后，将气囊泄压，将电极从深孔钻孔中取出，以备下次使用。
进一步的，所述电极的布置方式为共地点电位差方式，测得的电位信号为电位采集片与共地接地线的电位差。
进一步的，电位采集仪和电极的信号传输方式有两种，一种为串行信号传输方式，即位于同一个电极上的电位采集片逐个向电位采集仪传输电位信号；另一种为并行信号传输方式，即位于同一个电极上的电位采集片同时向电位采集仪传输电位信号。
有益效果：本发明提供的煤岩深部电位的测量方法，通过在煤岩深部布置特制电极来测量煤岩深部的电位信号，为煤岩动力灾害和地质灾害提供预警参数。本发明具有自动化程度高、实用性较强、安装方便、操作更快捷、监测区域灵活等特点，能够真实反映测量区域煤岩体的变形破坏情况。
附图说明
图1为煤岩深部电位测量方法结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明包括电极1、电位采集仪2和信号处理终端主机3，电极1和电位采集仪2用信号传输屏蔽线连接，电位采集仪2和信号处理终端主机3用通信导线连接；电位采集仪2实时采集电极1测量到的电位信号；信号处理终端主机3实时分析储存电位采集仪2采集到的电位信号，根据煤岩内部电位信号分布特征分析煤岩应力状态及其体稳定性。
电极1为表面间隔布置有气囊式电位采集装置4的高强度绝缘管5。气囊式电位采集装置4为表面固定有电位采集片6的气囊7。特制电极1的布置方式为共地点电位差方式，测得的电位信号为电位采集片6与共地接地线的电位差。电位采集仪2和电极1的信号传输方式有两种，一种为串行信号传输方式，即位于同一个电极1上的电位采集片6逐个向电位采集仪2传输电位信号；另一种为并行信号传输方式，即位于同一个电极1上的电位采集片6同时向电位采集仪2传输电位信号。高强度绝缘管5为高强度塑料管；电位采集片6为金属铜片。
本发明的煤岩深部电位的测量方法主要步骤包括：
第一步：预制电极1，首先将铜电位采集片6粘贴在气囊7表面上，然后将气囊7与高强度绝缘管5粘接起来，最后给气囊7充气，检验气囊7的密闭性；
第二步：用钻机由煤岩体表面向煤岩内部打深孔钻孔，钻孔直径要大于电极1直径；
第三步：将电极1的铜电位采集片6表面涂上导电胶，然后将电极1布置在深孔钻孔中；通过向气囊7充气使气囊7膨胀，从而达到气囊7表面的电位采集片6主动与孔壁接触耦合的目的；
第四步：将电极1的信号传输屏蔽线连接到电位采集仪2的信号采集端口上，再将电位采集仪2和信号处理终端主机3通过通信导线连接起来；
第五步：接通电源，调试电位采集仪2和信号处理终端主机3；
第六步：待系统调试完毕，开始进行煤岩深部电位测量，用电位采集仪2实时采集电极1测量到的电位信号；用信号处理终端主机3实时分析储存电位采集仪2采集到的电位信号，根据煤岩内部电位信号分布特征分析煤岩应力状态及其体稳定性。
第七步：待监测完毕后，可以将气囊7泄压，并从深孔钻孔中将电极1取出，以备下次使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种煤岩深部电位的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，用钻机由煤岩体表面向煤岩内部打深孔钻孔，钻孔直径要大于电极（1）直径；
第二步，将电极（1）的电位采集片（6）表面涂上导电胶，将电极（1）布置在深孔钻孔中；所述电极（1）为表面间隔布置有气囊式电位采集装置（4）的高强度绝缘管（5），所述气囊式电位采集装置（4）为表面固定有电位采集片（6）的气囊（7），相邻气囊（7）之间通过高强度绝缘管（5）串联，所述气囊（7）为椭圆形结构，所述气囊（7）的上下表面均粘贴有电位采集片（6），然后将气囊（7）与高强度绝缘管（5）粘接起来，最后给气囊（7）充气，检验气囊（7）的密闭性；
第三步，向电极（1）的气囊（7）充气，使气囊膨胀至气囊表面的电位采集片（6）与孔壁接触耦合；
第四步，将电极（1）的信号传输屏蔽线连接到电位采集仪（2）的信号采集端口上，将电位采集仪（2）和信号处理终端主机（3）用通信导线连接起来；
第五步，接通电源，调试电位采集仪（2）和信号处理终端主机（3）；
第六步，调试完成后，开始进行煤岩深部电位测量，用电位采集仪（2）实时采集电极（1）测量到的电位信号；用信号处理终端主机（3）实时分析储存电位采集仪（2）采集到的电位信号，根据煤岩内部电位信号分布特征分析煤岩应力状态及其体稳定性；
第七步，测量完成后，将气囊（7）泄压，将电极（1）从深孔钻孔中取出，以备下次使用。
2.根据权利要求1所述的一种煤岩深部电位的测量方法，其特征在于，所述电极（1）的布置方式为共地点电位差方式，测得的电位信号为电位采集片（6）与共地接地线的电位差。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤岩深部电位的测量方法，其特征在于，电位采集仪（2）和电极（1）的信号传输方式有两种，一种为串行信号传输方式，即位于同一个电极（1）上的电位采集片（6）逐个向电位采集仪（2）传输电位信号；另一种为并行信号传输方式，即位于同一个电极（1）上的电位采集片（6）同时向电位采集仪（2）传输电位信号。
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