CN113756870A

CN113756870A - 冲击地压微震监测系统布置方法

Info

Publication number: CN113756870A
Application number: CN202111056768.7A
Authority: CN
Inventors: 夏永学; 陆闯; 王传朋; 张晨阳; 潘俊锋; 李岩; 杜涛涛
Original assignee: Ccteg Coal Mining Research Institute Co ltd
Current assignee: Ccteg Coal Mining Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2021-12-07

Abstract

本发明公开了一种冲击地压微震监测系统布置方法，包括以下步骤：在煤矿井下巷道的顶板向上施工若干钻孔；在每个钻孔的孔底部分安装固定第一微震传感器；在井下巷道内安装多个第二微震传感器；通过所述多个第一微震传感器和多个所述第二微震传感器构筑三维微震监测台网，所述三维微震监测台网适于对煤炭开采造成的煤岩体破坏监测和冲击地压监测预警。本发明的冲击地压微震监测系统布置方法使得监测系统的方式合理，提高了微震事件的垂直定位精度，有利于提高煤矿冲击地压的预警与防治效果，保障了地下采场的安全作业。

Description

冲击地压微震监测系统布置方法

技术领域

本发明涉及矿山冲击地压预警监测技术领域，具体地，涉及一种冲击地压微震监测系统布置方法。

背景技术

冲击地压也称岩爆，是一种地下开采的深部或构造应力很高的区域在临空岩体中发生突发式破坏的现象，冲击地压发生时会释放剧烈能量并造成地下采场的破坏，因此，地下开采作业过程中需要对冲击地压监测预警。相关技术中，主要地下采场主要通过微震监测系统对冲击地压监测预警，但是，相关技术中的微震监测系统布置方式不合理，降低了监测预警的精度，不利于地下采场的安全作业。

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，本发明的一个方面提出一种冲击地压微震监测系统布置方法，该冲击地压微震监测系统布置方法使得监测系统的方式合理，提高了监测的垂直精度及预警效果，从而更有效的指导了冲击地压的防治，保障了地下采场的安全作业。

根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法包括以下步骤：在煤矿井下巷道的顶板向上施工钻孔；在钻孔的孔底部分安装固定第一微震传感器；在煤矿井下巷道内安装多个第二微震传感器；通过所述第一微震传感器和多个所述第二微震传感器构筑三维微震监测台网，所述三维微震监测台网适于对煤矿巷道冲击地压的监测预警。

根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法，通过采用该冲击地压微震监测系统布置方法使得监测系统的台网布局更合理，提高了监测的垂直精度及预警效果，从而更有效的指导了冲击地压的防治，保障了地下采场的安全作业。

在一些实施例中，所述第一微震传感器的安装固定包括以下步骤：将所述第一微震传感器与杆体固定；将所述第一微震传感器和所述杆体推送至所述钻孔的底部；利用注浆装置将所述第一微震传感器和所述杆体注浆固定在所述钻孔的孔底部分。

在一些实施例中，所述杆体具有第一端和第二端，所述第一微震传感器固定在所述杆体的第一端，所述杆体的第二端适于与所述钻孔的孔底接触。

在一些实施例中，所述杆体的外周侧设有倒刺，所述倒刺适于与所述钻孔的孔壁接触以预固定所述杆体和所述第一微震传感器。

在一些实施例中，所述注浆装置包括封孔器和注浆管路，所述封孔器用于将所述第一微震传感器和所述杆体封堵在所述钻孔的孔底部分，所述注浆管路适于向所述封孔器封堵的所述钻孔的孔底部分注浆。

在一些实施例中，所述第一微震传感器和所述杆体可拆卸地相连。

在一些实施例中，所述钻孔的延伸方向和水平面的夹角为45度至90度。

在一些实施例中，所述巷道内设有多个沿着所述巷道的走向间隔布置的第二微震传感器。

在一些实施例中，所述顶板钻孔的孔底距离孔口的垂直高度为煤层厚度的5-20倍。

附图说明

图1是根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法的第一微震传感器推送过程示意图。

图2是根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法的第一微震传感器和杆体注浆固定示意图。

图3是图2中孔底部分示意图。

图4是根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法构成的三维微震监测台网立体示意图。

附图标记：

煤矿井下巷道1；运输巷道11；回风巷道12；

钻孔2；孔底部分21；

杆体3；倒刺31；

微震传感器4；第一微震传感器41；第二微震传感器42；

推送杆5；

导线6；

注浆装置8；注浆管路81；封孔器82；

水泥浆9。

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。

如图1至图4所示，根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法包括以下步骤：

S1：在煤矿井下巷道1的顶板向上施工钻孔2，钻孔2可以施工1个或多个。

本实施例中，煤矿井下巷道为采场巷道，具体地，如图1和图4所示，煤矿井下巷道1包括运输巷道11和回风巷道12，运输巷道11和回风巷道12沿着采区的走向延伸，且运输巷道11和回风巷道12沿着煤层的倾斜方向并行间隔布置，运输巷道11和回风巷道12之间为回采工作面。施工钻孔2时，可以在运输巷道11内施工，例如，可以从运输巷道11的顶板向上打钻孔2，钻孔2可以垂直向上布置，也可以倾斜布置。在其他一些实施例中，钻孔2也可以在回风巷道12内施工，也可以在煤矿井下其他巷道施工。

S2：在钻孔2的孔底部分21安装固定第一微震传感器41。

具体地，如图1至图3所示，钻孔2钻取完毕后，将第一微震传感器41送入钻孔2的孔底部分21即可，需要说明的是，如图2所示，由于钻孔2大体向上钻取，钻孔2的孔底部分21即为钻孔2的顶端部分，且孔底部分21可视为钻孔2顶端的一小段。

如图1所示，安装第一微震传感器41时，可以利用推送杆5将第一微震传感器41顶推至钻孔2的孔底部分21，当第一微震传感器41推送到位后，可以通过注浆的方式将第一微震传感器41注浆固定在钻孔2的孔底部分21。在其他一些实施例中，第一微震传感器41也可以通过锚固剂固定在钻孔2的孔底部分21。

S3：在煤矿井下巷道1内安装多个第二微震传感器42。

具体地，如图4所示，煤矿井下巷道可根据监测需要布置多个第二微震传感器42，本实施例中，分别在运输巷道11和回风巷道12内安装了2个第二微震传感器42，第二微震传感器安装在巷道帮部或顶板的锚杆上，且两个微震传感器沿着运输巷道11和回风巷道12的延伸方向间隔布置。

需要说明的是，第一微震传感器41和第二微震传感器42可以均为同型号的微震传感器4。

S4：通过多个第一微震传感器41和多个第二微震传感器42构筑三维微震监测台网，三维微震监测台网适于对井下的冲击地压监测预警。

具体地，如图4所示，当煤层为缓倾斜煤层或近水平煤层时，运输巷道11内的各第二微震传感器42和回风巷道12内的各第二微震传感器42可视为在同一水平面内，而第一微震传感器41则位于各第二微震传感器42的上方，第一微震传感器41和各第二微震传感器42可形成三维微震监测台网的各监测点，需要说明的是，第一微震传感器41和各第二微震传感器42可以均通过导线6与地面监控中心电性连接，由此，各第一微震传感器41和各第二微震传感器42监测的微震信号可以通过导线6传输至地面监控中心，通过地面监控中心可以实现对微震事件的发生时间、发生地点和强度等多种微震活动参数的分析。然后通过连续监测微震活动的水平及其变化，可以对煤岩体的冲击危险进行预测，对冲击危险区域进行动态划分和灾害分级，从而可以实现对采区的冲击地压的三维监测预警。

根据本发明实施例的冲击地压微震监测系统布置方法，由于第一微震传感器41与各第二微震传感器42之间具有较大垂直落差，实现了监测点在垂直方向上的有效覆盖，进而形成了三维立体空间的微震台网布置，实现了对整个监测区域的三维全覆盖，大大提高了微震定位精度尤其是垂直方向的定位精度，为地下采场的安全作业提供了有力保障。

在一些实施例中，第一微震传感器41的安装固定包括以下步骤：

S21：将第一微震传感器41与杆体3固定。

具体地，杆体3可以为直杆状，第一微震传感器41可以与杆体3固定连接，例如，第一微震传感器41可以通过焊接、螺栓螺母连接等方式与杆体3连接固定。

S22：将第一微震传感器41和杆体3推送至钻孔2的底部。

具体地，待第一微震传感器41和杆体3固定后，可以将通过推送杆5将第一微震传感器41和杆体3推送至钻孔2的孔底部分21，例如，杆体3的一端端部可以首先插入钻孔2内并用于与孔底接触。

S23：利用注浆装置8将第一微震传感器41和杆体3注浆固定在钻孔2的孔底部分21。

具体地，待第一微震传感器41和杆体3推送到位后，可以通过注浆装置8向钻孔2的孔底部分21注入水泥浆9，水泥浆9会填充满钻孔2的孔底部分21，待水泥浆9硬化后即可实现第一微震传感器41和杆体3与钻孔完全耦合，完成安装固定。注浆的方式简单方便。

在一些实施例中，杆体3具有第一端和第二端，第一微震传感器41固定在杆体3的第一端，杆体3的第二端适于与钻孔2的孔底接触。

具体地，如图3所示，杆体3可以为钻杆，杆体3的第一端即可杆体3的底端，杆体3的第二端即为杆体3的顶端，第一微震传感器41可以固定在杆体3的底端，杆体3的顶端则用于与钻孔2的孔底接触接触，从而可以实现对第一微震传感器41顶推位置的限位。

在一些实施例中，杆体3的外周侧设有倒刺31，倒刺31适于与钻孔2的孔壁接触以预固定杆体3和第一微震传感器41。

具体地，如图3所示，杆体3的外周侧可以设有一个或多个倒刺31，倒刺31可以为短斜杆，短斜杆的内端与杆体3相连，短斜杆的外端向斜下方延伸，由此，当杆体3被推送至钻孔2内后，倒刺31的外端能够与钻孔2的孔壁接触，从而可以将杆体3固定在推送的位置处，避免了杆体3在重力作用下下落的情况，可以实现杆体3和第一微震传感器41的预固定。

在一些实施例中，注浆装置8包括封孔器82和注浆管路81，封孔器82用于将第一微震传感器41和杆体3封堵在钻孔2的孔底部分21，注浆管路81适于向封孔器82封堵的钻孔2的孔底部分21注浆。

具体地，如图2和图3所示，注浆管路81可以穿过封孔器82，安装注浆装置8时，可以将注浆管路81送入钻孔2内，封孔器82可以随着注浆管路81被推送至钻孔2内，待封孔器82被推送至孔底部分21的底部后，可以利用封孔器82将钻孔2的孔底部分21密封封堵，此时，如图3所示，杆体3和第一微震传感器41被密封封堵在钻孔2的孔底和封孔器82之间。然后可以通过注浆管路81向孔底部分21注入水泥浆9，杆体3和第一微震传感器41即被浇筑固定在水泥浆9内。

在一些实施例中，第一微震传感器41和杆体3可拆卸地相连。具体地，第一微震传感器41和杆体3之间可以采用螺纹连接的方式连接固定，由此，使得第一微震传感器41和杆体3的连接方便快捷，且无需其他配件，方便了现场安装。

在一些实施例中，钻孔2的延伸方向和水平面的夹角为45度至90度。

具体地，如图1所示，回采巷道可以为水平巷道，钻孔2沿着垂直方向钻取，即钻孔2与水平面的夹角为90度，在其他一些实施例中，钻孔2的延伸方向和水平面的夹角也可以为45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度等。钻孔2的延伸方向和水平面的夹角设计在上述范围内，能够充分满足第一微震传感器41和各第二微震传感器42的的方位布置要求。

在一些实施例中，钻孔2有多个，多个钻孔2沿巷道的走向间隔布置，煤矿井下巷道1可包括运输巷道11和回风巷道12，运输巷道11内设有多个沿着采区的走向间隔布置的第二微震传感器42，回风巷道12内设有多个沿着采区的走向间隔布置的第二微震传感器42。

具体地，如图4所示，钻孔2可以设有2个，在其他一些实施例中，钻孔2也可以设有三个、四个、五个等。两个钻孔2可以沿着巷道的走向并行间隔布置，运输巷道11内可以设有两个第二微震传感器42，且两个第二微震传感器42沿着采区的走向间隔布置，回风巷道12内可以设有两个第二微震传感器42，且两个第二微震传感器42沿着采区的走向间隔布置。由此，各第一微震传感器41和各第二微震传感器42的分布大体呈三棱柱结构，采区顶板的微震震源能够被覆盖在形成的三维空间台网内。

在一些实施例中，顶板钻孔2的孔底距离孔口的垂直高度为煤层厚度的5-20倍。具体地，煤矿井下巷道1所对应的煤层厚度为M，钻孔2可以沿着上下方向延伸，钻孔2的长度尺寸为L，钻孔2的长度尺寸L可以为煤层厚度M的5倍至20倍之间的任意数值，例如，长度尺寸L可以为煤层厚度M的5倍、7倍、8倍、10倍、12倍、15倍、17倍、19倍、20倍等。

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，除非另有明确具体地限定。

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

1.一种冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，包括以下步骤：

在煤矿井下巷道的顶板向上施工1个或多个钻孔；

在每个顶板钻孔的孔底部分安装并固定第一微震传感器；

在煤矿井下巷道内安装多个第二微震传感器；

通过所述第一微震传感器和多个所述第二微震传感器构筑三维微震监测台网，所述三维微震监测台网适于对开采区域的冲击地压监测预警。

2.根据权利要求1所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述第一微震传感器的安装固定包括以下步骤：

将所述第一微震传感器与杆体固定；

将所述第一微震传感器和所述杆体推送至所述钻孔的底部；

利用注浆装置将所述第一微震传感器和所述杆体注浆固定在所述钻孔的孔底部分。

3.根据权利要求2所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述杆体具有第一端和第二端，所述第一微震传感器固定在所述杆体的第一端，所述杆体的第二端适于与所述钻孔的孔底接触。

4.根据权利要求3所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述杆体的外周侧设有倒刺，所述倒刺适于与所述钻孔的孔壁接触以预固定所述杆体和所述第一微震传感器。

5.根据权利要求3所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述注浆装置包括封孔器和注浆管路，所述封孔器用于将所述第一微震传感器和所述杆体封堵在所述钻孔的孔底部分，所述注浆管路适于向所述封孔器封堵的所述钻孔的孔底部分注浆。

6.根据权利要求3所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述第一微震传感器和所述杆体可拆卸地相连。

7.根据权利要求1所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述钻孔的延伸方向和水平面的夹角为45度至90度。

8.根据权利要求1所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述巷道内设有多个沿着所述巷道的走向间隔布置的第二微震传感器。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的冲击地压微震监测系统布置方法，其特征在于，所述顶板钻孔的孔底距离孔口的垂直高度为煤层厚度的5-20倍。