CN110552741B - 一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测与预警系统及方法，属于煤矿监测技术领域，具体是涉及一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统及方法。本发明主要针对煤矿采煤工作面回采过程中和回采后的采空区部分进行实时监测并分级预警，基于“下三带”理论，结合数值模拟方法确定监测位置，使用微震监测子系统监测采煤工作面底板破坏深度，使用多频连续电法监测子系统监测采煤工作面底板承压水的导升高度，计算底板破坏最低点与承压水导升最高点之间的距离，使用底板突水系数法动态计算整个工作面范围底板的突水系数，通过突水系数的高低不同、应力应变的预警指征，水温水压的预警指征来确定底板突水预警的级别并进行预警。

Description

一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统及方法

技术领域

本发明涉及一种监测与预警系统及方法，属于煤矿监测技术领域，具体是涉及一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统及方法。

背景技术

煤矿水害的形成是一系列因素综合作用的结果，水害的发生通过煤层底板突水系统各个物理场参数的变化显现出来，这些参数统称为前兆参数。一般的前兆参数包括水压、水温、水量、水质、应力、应变、位移、湿度、微震、弹性波等。突水的发生既包括岩体力学状态的变化，同时也包括地下水渗流场的变化，二者缺一不可。因此，矿井水害的监测需要同时考虑多场参数，矿井水害的科学预警，离不开多场参数、多源信息的集成分析技术。

近年来，很多学者对底板突水监测预警进行了研究。靳德武、刘英峰等在《煤炭科学与技术》发表的《煤层底板突水监测预警系统的开发及应用》中，在研究煤层底板突水可监测性、监测条件及适用范围的基础上，研制开发了一套基于光纤光栅通信和传感技术的新型煤层底板突水监测预警系统。该系统由数据采集系统和突水监测数据集成分析系统组成，能够实现监测数据实时采集、曲线实时显示、远程分析、警情发布等功能。但是该系统对于底板破坏深度的监测采用水压监测的间接方式，监测点位较少，不能全面覆盖工作面底板。

尹尚先、王经明等人发明了《矿井突水灾害监测预警系统及其控制方法》，公开了一种矿井突水灾害监测预警系统，其由原位测量子系统、数据采集子系统、数据传输控制子系统、数据及警情发布子系统组成原位测量子系统通过通讯系统连接至数据采集子系统，数据采集子系统数据输入输出口与数据传输控制子系统的数据输入输出口通过通讯系统连接实现数据的双向传输，数据传输子系统和数据及警情发布子系统通过计算机网络进行连接。该发明针对矿井突水灾害进行全面监测，主要使用水温、水压、应力、应变、位移传感器，该发明着重在监测系统的构建，没有具体的阐述如何进行预警。

童紫原、童敏明等人发明了《矿井突水实时监测方法及系统》，公开了一种矿井突水实时监测方法及系统，该系统包括突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器、水质监测器、多路数据集控器、网关、工业以太网和监测主机，监测主机对接收到的信号进行分析，从而监测突水危险源和前兆信息，对矿井突水进行预警，但该发明是对矿井突水进行全面监测，未明确给出传感监测器的布设方法及位置，特别是对危害较大的底板奥灰岩突水不具针对性，监测预警的准确性不高。

张雪英、陈桂军等人发明了《煤矿底板奥灰岩突水在线监测智能预警系统》，公开了一种煤矿底板奥灰岩突水在线监测智能预警系统，该系统在含有奥灰岩的煤矿底板上设置有若干个多参数传感子系统，并通过无线/有线通信子系统将在线监测的传感数据传输到数据库服务器，后由突水智能预警子系统对煤矿底板突水进行智能预警。但是该系统未对含水层的很重要的一个参数水压进行监测。

武强、刘春生等人发明了《矿井顶底板突水监测预报系统及方法》，公开了一种矿井顶底板突水监测预报系统及方法，系统包括地面控制室主机、井下现场主机、综合电缆总线及含有控制器及存储器、三维震动传感器、电极的多个检测终端，通过实时监测巷道顶底板的震动和视电阻率变化，并与设定阈值进行比较，实现矿井顶底板突水的监测预报，但该发明仅采用微震来监测导水通道，采用视电阻率来监测突水水源，未对含水层的特性参数，如水温、水压、应力、应变等的变化进行监测，导致其监测参数较单一，监测准确性下降。

基于上述现有技术，急需开发一套主要针对危害较大的底板奥灰岩突水前兆信息进行在线监测的硬件系统和能够进行预警的软件系统和方法。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明主要的目的是解决现有技术中所存在的上述的技术问题，提供了一种采煤工作面底板突水综合监测与预警方法，解决了现有技术中存在的问题。该系统可以为煤矿工作面回采过程进行底板突水预警，有效防止煤矿回采工作面底板突水事故的发生。

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统，包括：

微震监测子系统，包括设置于钻孔中的多个传感器，用于监测煤矿采煤工作面底板破坏深度；

多频连续电法监测子系统，包括布置于工作面巷道浅孔中的电极，用于监测煤矿采煤工作面底板承压水导升高度；

光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，用于实时监测采动过程中煤层底板应力、应变的变化对底板破坏深度进行验证，实时监测水压、水温参数的变化，对承压水导升高度进行验证；

数据处理与预警子系统，包括至少一地面主站，通过煤矿井下工业环网和网络通信站连接微震监测子系统、多频连续电法监测子系统、光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，用于从与其连接的系统处接收到数据，并根据接收的数据进行预警。

优选的，所述微震监测子系统中传感器的布置包括浅孔安装和/或深孔安装；

其中，所述浅孔安装时，钻孔孔底进入采煤工作面两侧巷道外邦底板破裂带以外，将微震传感器置于孔底，呈竖直状态，将传感器与孔壁耦合后再与采集站连接；

其中，所述深孔安装时，钻孔底进入采煤工作面两侧巷道外邦下方的完整岩层带，将微震传感器置于孔底，再利用水泥砂浆注入，将传感器与孔耦合好后与采集站连接。

优选的，所述多频连续电法监测子系统，所述电极沿巷道外邦浅孔等间距布置，所述电极可与微震监测系统传感器同孔布置或者布设于单独的钻孔中，电极需要与孔壁紧密接触。

优选的，所述光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，包括应力传感器、应变传感器、水温传感器、水压传感器、光纤通信系统和地面调制解调仪，所述应力、应变传感器沿巷道等间隔布置，所述应力、应变传感器布设于工作面下方完整岩层带，所述水温、水压传感器沿巷道20m～30m间隔布置，所述水温、水压传感器分别布设于工作面下方承压水导高带和底板承压含水层。

优选的，所述数据处理与预警子系统据计算底板破坏带和导升区之间的距离，根据底板下方承压含水层的水压值计算底板全范围内的底板突水系数，从而对工作面是否发生突水进行预警分级，并进行预警。

一种利用上述系统进行采煤工作面底板突水综合监测与预警的方法，包括：

所述微震监测传感器采集微震信号并传输到微震监测子系统，通过网络通信站进入煤矿井下工业环网，通过煤矿井下工业环网将数据传入地面主站，由地面主站通过对微震事件的分析处理，确定微震事件发生的空间位置，根据定位结果，结合已知的水文地质资料，判断煤层回采过程中煤层底板的破坏带的深度。

优选的，所述方法包括：首先运输巷为接收巷道，依次从回风巷D1号电极开始发射电流信号，每发射一次，接收巷道中的所有电极顺次接收电位差并存储至接收机中；完成运输巷中所有电极的发射之后，再以运输巷为发射巷道，回风巷为接收巷道，重复发射和接收过程，每完成一次监测，将数据通过煤矿井下工业环网传输到地面主站进行数据处理，实时监测采动过程中煤层底板视电阻率的变化，动态生成视电阻率三维分布图，分布图以不同的颜色来表示不同的视电阻率值，以此来确定煤层底板下承压含水层“导升”高度的变化状况，同时开始下一次监测。

优选的，所述方法包括：所述光纤光栅应力应变水压温度监测子系统传感器采集微震信号并传输到光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，通过煤矿井下工业环网将数据传入地面主站，地面主站通过对应力应变数据进行曲线绘制，实时监测应力应变的变化情况，地面主站通过对水压温度数据进行曲线绘制，实时监测水压温度的变化情况。

因此，本发明的优点是：本系统主要针对煤矿采煤工作面回采过程中和回采后的采空区部分进行实时监测并分级预警，基于“下三带”理论，结合数值模拟方法确定监测位置，使用微震监测子系统监测采煤工作面底板破坏深度，使用多频连续电法监测子系统监测采煤工作面底板承压水的导升高度，计算底板破坏最低点与承压水导升最高点之间的距离，使用底板突水系数法动态计算整个工作面范围底板的突水系数，通过突水系数的高低不同、应力应变的预警指征，水温水压的预警指征来确定底板突水预警的级别并进行预警。

附图说明

并入本文并形成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且附图与说明书一起进一步用于解释本发明的原理以及使得所属领域技术人员能够制作和使用本公开。

图1是煤矿回采工作面底板突水预警系统结构示意图。

图2是各子系统传感器分层布置示意图。

图3是各子系统传感器平面布置示意图。

图4是多频连续电法监测子系统电极布置图。

将参照附图描述本发明的实施例。

具体实施方式

实施例

本发明主要针对受底板水害影响较大的煤矿，通过设置本发明所述采煤工作面底板突水综合监测与预警方法，通过微震监测子系统监测煤矿采煤工作面底板破坏深度；通过多频连续电法监测子系统监测煤矿采煤工作面底板承压水导升高度；通过光纤光栅应力应变水压温度监测子系统实时监测采动过程中煤层底板应力、应变的变化对底板破坏深度进行验证，实时监测水压、水温参数的变化，对承压水导升高度进行验证；数据处理与预警子系统使用监测数据计算底板破坏带和导升区之间的距离，根据底板下方承压含水层的水压值计算底板全范围内的底板突水系数，从而对工作面是否发生突水进行预警分级，并进行预警。

本实施例首先提供一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统。包括数据处理与预警子系统、微震监测子系统、多频连续电法监测子系统、光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，回采工作面底板布置微震监测子系统、多频连续电法监测子系统、光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，数据处理与预警子系统进行数据采集、存储、显示、分析和采煤工作面底板突水预警。

其中，各子系统的传感器或者电极布置方案依据“下三带”理论进行分层位布设，所属各子系统的传感器布设于底板内部。底板破坏带深度由数值模拟结果初步确定，完整岩层带深度根据钻孔资料和数值模拟结果共同确定为底板破坏带至含水层顶板，完整岩层带以下概化为承压水导高带。

其中，所述微震监测子系统包括井下采集分站、传感器、通信系统和供电电源。传感器布置的底板钻孔为深浅两种。深孔位于巷道外邦，钻孔倾斜进入完整岩层带。浅孔位于巷道外邦，孔底进入巷道外邦煤柱下方。传感器均布置于孔底位置并与孔壁压实，沿巷道两侧25m～35m等间距布置。

其中，所述多频连续电法监测子系统包括井下采集分站、电极、通信系统和供电电源。电极布置于工作面巷道浅孔中。所述电极沿巷道外邦浅孔10m～20m等间距布置，所述电极可与微震监测系统传感器同孔布置或者布设于单独的钻孔中，电极需要与孔壁紧密接触。

其中，所述光纤光栅应力应变水压温度监测子系统包括应力传感器、应变传感器、水温传感器、水压传感器、光纤通信系统和地面调制解调仪。所述应力、应变、水温、水压传感器可同孔布置，也可分孔布置。所述应力、应变传感器沿巷道20m～30m间隔布置，所述应力、应变传感器布设于工作面下方完整岩层带。所述水温、水压传感器沿巷道20m～30m间隔布置，所述水温、水压传感器分别布设于工作面下方承压水导高带和底板承压含水层。所述应力应变传感器在工作面见方位置两侧巷道必须设置。

其中，所述数据处理与预警子系统将预警级别从轻到重分为I、II、III、IV四个级别，预警步骤为：①将煤矿回采工作面底板范围划分为100个～1000个之间面积相等的区域；②通过微震监测子系统监测煤矿回采工作面底板在回采过程中的破裂情况，实时计算①中划分的每个区域的中心点的底板破裂深度；③通过多频连续电法监测子系统监测煤矿回采工作面底板下承压水导高带的承压水的导升高度，实时计算①中划分的每个区域的中心点的承压水导升高度；④在①中划分的每个区域的中心点处使用“突水系数”计算公式计算突水系数，其中底板隔水层所承受的水压值取光纤光栅应力应变水压温度监测子系统监测的底板下部含水层承压水的实时水压值，底板隔水层厚度取①中划分的每个区域的中心点的破裂深度最低点与承压水导升高度最高点之间的距离，以突水系数Ts＝0.06作为临界突水指标，当Ts<0.06，安全，不预警；0.06≤Ts<0.1，重视，I级预警；Ts≥0.1，危险，II级预警；⑤第④步进行的同时进行应力应变的监测，主要监测应力应变的变化趋势，预警指征为应力持续上升后迅速下降，应变速率急剧增大。当应力应变的变化趋势出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到到I级预警的范围，此时的预警直接升级为II级预警；当应力应变的变化趋势出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到II级预警的范围，此时的预警即便直接升级为III级预警，非常危险；⑥第④步进行的同时进行水温水压的监测，预警指征为水温的变化和水压的升高。当水温水压的变化监测出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到I级预警的范围，此时的预警直接升级为II级预警；当应力应变的变化趋势出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到II级预警的范围，此时的预警直接升级为III级预警，非常危险；⑦当应力应变的变化趋势出现预警指征，水温水压的变化监测出现预警指征，突水系数Ts的值如果达到I级预警的范围，此时的预警直接升级为III级预警；当应力应变的变化趋势出现预警指征，水温水压的变化监测出现预警指征，突水系数Ts的值如果达到II级预警的范围，此时的预警直接升级为IV级预警，严重危险。

下面结合附图1-4对本实施例进一步说明。如图1所示系统主要包括1.5微震监测子系统、1.6多频连续电法监测子系统、1.7光纤光栅应力应变水压温度监测子系统、通信网络、1.2地面主站。1.2地面主站装有数据处理与预警子系统。

所述1.5微震监测子系统的传感器布设及数据采集步骤为：

所述微震监测子系统的传感器布设：①微震监测子系统传感器分为浅孔安装和深孔安装，对于浅孔来说，钻孔孔底进入采煤工作面两侧巷道外邦底板破裂带以外，将微震传感器置于孔底，呈竖直状态，如图2所示，将传感器与孔壁耦合好，再将传感器信号线与采集站连接。②对于深孔来说，钻孔孔底进入采煤工作面两侧巷道外邦下方的完整岩层带，将微震传感器置于孔底，再利用水泥砂浆注入，将传感器与孔耦合好，位置如图2所示。注浆时应尽量使水泥浆液置换出钻孔水，以保证传感器周围水泥浆凝结致密。最后将传感器信号线与采集站连接。③传感器分布尽量均匀，为了提高在垂深位置的定位，尽可能在垂深方向交错部署传感器；两个巷道传感器平面上交叉部署，可提高定位精度。

所述微震监测子系统的采集步骤为：

所述微震监测传感器1.8采集微震信号并传输到1.5微震监测子系统，通过1.4网络通信站进入1.3煤矿井下工业环网，通过1.3煤矿井下工业环网将数据传入1.2地面主站。1.2地面主站通过对微震事件的分析处理，确定微震事件发生的空间位置，根据定位结果，结合已知的水文地质资料，判断煤层回采过程中煤层底板的破坏带的深度。

所述1.6多频连续电法监测子系统的电极布设及数据采集步骤为：

多频连续电法监测子系统电极埋设要求：①巷道中的电极埋设在0.5m～1m左右的浅孔，电极与孔壁之间用盐水搅拌的黄泥填充，保证电极与围岩接触良好。②在钻孔中埋设电极，需在埋设传感器之前将电极先埋进去，电极与孔壁之间同样用黄泥填充，保证电极被完全覆盖，然后充填隔水材料。

多频连续电法监测子系统监测步骤为：如图4所示，首先运输巷为接收巷道，依次从回风巷D1号电极开始发射电流信号，每发射一次，接收巷道中的所有电极顺次接收电位差并存储至接收机中；完成运输巷中所有电极的发射之后，再以运输巷为发射巷道，回风巷为接收巷道，重复发射和接收过程。上述过程完毕，即完成一次监测，将数据通过图1所示1.6多频连续电法监测子系统、1.4网络通信站、1.3煤矿井下工业环网传输到1.2地面主站进行数据处理，实时监测采动过程中煤层底板视电阻率的变化，动态生成视电阻率三维分布图，分布图以不同的颜色来表示不同的视电阻率值，以此来确定煤层底板下承压含水层“导升”高度的变化状况，同时开始下一次监测。

所述1.7光纤光栅应力应变水压温度监测子系统传感器的布设及数据采集步骤为：

光纤光栅应力应变水压温度监测子系统传感器埋设要求：①水压水温传感器钻孔的孔底需要进入承压水导高带，自孔底开始每隔3m布置一套水压水温传感器，最上部水压水温传感器位于底板破坏带以下，完整岩层带中。②应力应变传感器钻孔孔底进入完整岩层带，自孔底开始每隔3m布置一套应力应变传感器，直到进入底板破坏带范围。③在逐个埋设应变传感器时，用注浆管注入水泥浆，水泥浆配比根据岩石力学性质及水泥配比试验得出，注浆时应尽量使水泥浆液置换出钻孔水，以保证传感器周围水泥浆凝结致密；在应变传感器段埋设完毕后，对监测孔剩余部分进行封孔处理。

光纤光栅应力应变水压温度监测子系统监测步骤：所述光纤光栅应力应变水压温度监测子系统传感器采集微震信号并传输到1.7光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，通过1.4网络通信站进入1.3煤矿井下工业环网，通过1.3煤矿井下工业环网将数据传入1.2地面主站。1.2地面主站通过对应力应变数据进行曲线绘制，实时监测应力应变的变化情况。1.2地面主站通过对水压温度数据进行曲线绘制，实时监测水压温度的变化情况。

所述1.2地面主站的数据处理与预警子系统：

具体实施步骤为：对所述微震监测子系统、多频连续电法监测子系统、光纤光栅应力应变水压温度监测子系统的数据进行实时存储；对煤矿回采工作面监测区域划分的100个～1000个之间面积相等的区域；计算每个区域的底板破坏深度，通过应力应变系统进行对比验证；计算每个区域的底板下承压含水层的承压水的导升高度，通过水压水温监测数据进行验证；计算每个区域的突水系数大小，根据每个区域的突水系数绘制底板突水系数等值线图；根据每个区域的底板突水系数大小、应力应变特征曲线类型、水压水温情况对于每个区域进行预警分级并发出相应的预警危险级别提示。

实施例：

将煤矿采煤工作面底板突水智能监测系统布设于某煤矿回采工作面。施工应力/应变监测孔2个，按照75°俯角设计，终孔层位为9号煤层以下17～19m，编号为JC1、JC2号监测孔，每个监测孔埋设应力应变传感器各2个(垂深12m，17m各1个)，应力应变传感器合计4个。水压、温度传感器监测钻孔合计2孔，终孔层位为9号煤层以下17～19m，编号为JCS1、JCS2，每个钻孔埋设水压、温度传感器各1个(垂深12m处埋设水压传感器，垂深17m埋设温度传感器)。设计12个微震传感器，分别在工作面两侧的运输巷及运料巷内施工，编号为R1、R2、……R12等。12个微震传感器布设用钻孔均沿煤层底板竖直方向，两个巷道内的传感器之间的距离50米，其中R1、R2、R4、R6位于钻场的钻孔内,垂深16～17m(至9号煤层底板以下，由底板破坏深度确定，其余钻孔垂深1m)。回采工作面两侧巷道中分别共布置60个电极，电极与点击之间间隔10米。

回采过程中，到回采线距离JC1孔40米处时，微震监测子系统监测到的此处的底板破坏深度与多频连续电法监测子系统监测到的承压水导生高度之间的距离为28.5m，水压传感器监测的实时水压为1.916Mpa，此时的底板突水系数计算值为0.0672Mpa/m，此时JC1孔处底板受到煤层的压力逐渐增大，到掌子面距离JC1孔40米处时，微变形达到最大，表示JC1孔处底板受到煤层的压力达到最大，随着掌子面向JC1孔逐渐推进，微变形快速减小，到JC1孔进入采空区后，JC1孔处底板受到煤层的压力快速减小直到最小。JC1孔40米处时部署的水压传感器，监测前期水压变化不大，回采过程到掌子面距离JC1孔40米处时，水压迅速增加，3天后水压减小到监测前期，从时间来看正好和该孔中的附加JC1孔内的应变传感器达到最大值在同一时间，三个系统在回采过程中掌子面距离JC1孔40米处同时出现突水征兆，因此进行突水预警。后期经过现场工作人员确认确实出现底板突水的征兆。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本实施例中，尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

注意到，说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括所述特定特征、结构或特性。而且，这样的短语不必指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性将在所属领域的技术人员的知识范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (4)

1.一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统，其特征在于，包括：

微震监测子系统，包括设置于钻孔中的多个传感器，用于监测煤矿采煤工作面底板破坏深度；

多频连续电法监测子系统，包括布置于工作面巷道浅孔中的电极，用于监测煤矿采煤工作面底板承压水导升高度；

光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，用于实时监测采动过程中煤层底板应力、应变的变化对底板破坏深度进行验证，实时监测水压、水温参数的变化，对承压水导升高度进行验证；

数据处理与预警子系统，包括至少一地面主站，通过煤矿井下工业环网和网络通信站连接微震监测子系统、多频连续电法监测子系统、光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，用于从与其连接的系统处接收到数据，并根据接收的数据进行预警；

其中，所述数据处理与预警子系统执行以下步骤：

①将煤矿回采工作面底板范围划分为100个～1000个之间面积相等的区域；②通过微震监测子系统监测煤矿回采工作面底板在回采过程中的破裂情况，实时计算步骤①中划分的每个区域的中心点的底板破裂深度；③通过多频连续电法监测子系统监测煤矿回采工作面底板下承压水导高带的承压水的导升高度，实时计算步骤①中划分的每个区域的中心点的承压水导升高度；④在步骤①中划分的每个区域的中心点处使用“突水系数”计算公式计算突水系数，其中底板隔水层所承受的水压值取光纤光栅应力应变水压温度监测子系统监测的底板下部含水层承压水的实时水压值，底板隔水层厚度取步骤①中划分的每个区域的中心点的破裂深度最低点与承压水导升高度最高点之间的距离，以突水系数Ts＝0.06作为临界突水指标，当Ts<0.06，安全，不预警；0.06≤Ts<0.1，重视，I级预警；Ts≥0.1，危险，II级预警；⑤第④步进行的同时进行应力应变的监测，主要监测应力应变的变化趋势，预警指征为应力持续上升后迅速下降，应变速率急剧增大，当应力应变的变化趋势出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到I级预警的范围，此时的预警直接升级为II级预警；当应力应变的变化趋势出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到II级预警的范围，此时的预警直接升级为III级预警，非常危险；⑥第④步进行的同时进行水温水压的监测，预警指征为水温的变化和水压的升高，当水温水压的变化监测出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到I级预警的范围，此时的预警直接升级为II级预警；当水温水压的变化监测趋势出现预警指征时，突水系数Ts的值如果达到II级预警的范围，此时的预警直接升级为III级预警，非常危险；⑦当应力应变的变化趋势出现预警指征，水温水压的变化监测出现预警指征，突水系数Ts的值如果达到I级预警的范围，此时的预警直接升级为III级预警；当应力应变的变化趋势出现预警指征，水温水压的变化监测出现预警指征，突水系数Ts的值如果达到II级预警的范围，此时的预警直接升级为IV级预警，严重危险。

2.根据权利要求1所述的一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统，其特征在于，所述微震监测子系统中传感器的布置包括浅孔安装和/或深孔安装；

其中，所述浅孔安装时，钻孔孔底进入采煤工作面两侧巷道外邦底板破裂带以外，将微震传感器置于孔底，呈竖直状态，将传感器与孔壁耦合后再与采集站连接；

其中，所述深孔安装时，钻孔底进入采煤工作面两侧巷道外邦下方的完整岩层带，将微震传感器置于孔底，再利用水泥砂浆注入，将传感器与孔耦合好后与采集站连接。

3.根据权利要求1所述的一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统，其特征在于，所述多频连续电法监测子系统的所述电极沿巷道外邦浅孔等间距布置，所述电极与微震监测系统传感器同孔布置或者布设于单独的钻孔中，电极与孔壁紧密接触。

4.根据权利要求1所述的一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统，其特征在于，所述光纤光栅应力应变水压温度监测子系统，包括应力传感器、应变传感器、水温传感器、水压传感器、光纤通信系统和地面调制解调仪，所述应力、应变传感器沿巷道等间隔布置，所述水温、水压传感器分别布设于工作面下方承压水导高带和底板承压含水层。

Images