CN205003297U - 崩落顶板或爆破顶板的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型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，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同轴电缆，所述同轴电缆的一部分向上伸出所述钻孔；和用于向所述同轴电缆发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号的时域反射仪，所述时域反射仪与所述同轴电缆配合。通过利用根据本实用新型实施例的崩落顶板或爆破顶板的监测系统，可以提高采矿的安全性。

Description

崩落顶板或爆破顶板的监测系统

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型提出一种可以提高崩落法采矿的安全性的监测系统。

根据本实用新型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同轴电缆，所述同轴电缆的一部分向上伸出所述钻孔；和用于向所述同轴电缆发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号的时域反射仪，所述时域反射仪与所述同轴电缆配合。

通过利用根据本实用新型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，根据本实用新型上述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：

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。

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。

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。

所述钻孔为地质钻孔。

每个所述钻孔内设有1-3个同轴电缆。

每个所述钻孔内填充有粘结剂。

所述粘结剂为水泥砂浆。

所述钻孔为多个。

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

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10。如图1所示，根据本实用新型实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10包括至少一个设在崩落区域20内的钻孔101和时域反射仪103。

钻孔101沿上下方向延伸，钻孔101的上端敞开。其中，钻孔101内设有至少一个同轴电缆102，同轴电缆102的一部分1021向上伸出钻孔101。时域反射仪103与同轴电缆102配合，时域反射仪103用于向同轴电缆102发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号。

时域反射仪103可以将同轴电缆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。时域反射仪103所做的最重要的也是最基本的测试就是同轴电缆长度测试，精确的同轴电缆长度测试有助于同轴电缆的故障定位。

具体而言，同轴电缆102的与距离有关的信息可以通过时间信息而得到，同轴电缆102在变形处的特征阻抗会发生变化，测试电脉冲信号在同轴电缆102中传播，会反映同轴电缆102的阻抗特性，在同轴电缆102的阻抗特性发生变化的地方，测试电脉冲信号会发生反射，通过对反射回来的电脉冲信号的到达时间与振幅幅度的分析，用于准确定位沿同轴电缆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，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同轴电缆102的错断(如图1所示)。也就是说，同轴电缆102的错断点1022位于该实体和该松散体的交界处。换言之，同轴电缆102的错断点1022位于崩落顶板50或爆破顶板处。而同轴电缆102的错断点1022可以根据电脉冲信号的传播时间和速度精确地测量出来。

此时，在地表20利用时域反射仪103测点，即可显示同轴电缆102的错断点1022距离测试点(时域反射仪103所在位置或同轴电缆102的用于与时域反射仪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，时域反射仪103对各个同轴电缆102发射电脉冲信号，通过发射电脉冲信号的时间和返回的电脉冲信号的时间确定各个同轴电缆102崩落破坏的位置(同轴电缆102的错断点1022)，即确定同轴电缆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，同轴电缆102的错断点1022距离测试点的长度之差就是该同轴电缆102所在位置的已崩落部分的高度。

根据本实用新型实施例的崩落顶板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内设置同轴电缆102，且利用时域反射仪103向同轴电缆102发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号，从而可以确定各个同轴电缆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，通过利用根据本实用新型实施例的崩落顶板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。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例的崩落顶板50或爆破顶板的监测系统10包括至少一个设在崩落区域20内的钻孔101和用于向同轴电缆102发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号的时域反射仪103。时域反射仪103可以是手持式的时域反射仪。

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同轴电缆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。

在本实用新型的一个具体示例中，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内设有至少一个同轴电缆102，同轴电缆102的一部分1021向上伸出钻孔101，以便与时域反射仪103相连。

在本实用新型的一个实施例中，每个钻孔101内设有1-3个同轴电缆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内设有多个同轴电缆102，多个同轴电缆102可以间隔开地设在钻孔101内。

在本实用新型的一些示例中，每个钻孔101内填充有粘结剂。换言之，利用该粘结剂将同轴电缆102粘结在钻孔101的壁上。也就是说，钻孔101的壁与同轴电缆102通过该粘结剂粘结在一起，即同轴电缆102与岩体成为一个整体。由此可以确保同轴电缆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，通过确保同轴电缆102与岩体(矿体)同步移动，从而可以使同轴电缆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。

同轴电缆102的一部分1021上设有铠装层。换言之，该铠装层可以套装在同轴电缆102的一部分1021上。由于同轴电缆102本身强度不高，因此同轴电缆102比较容易被拉断。通过在同轴电缆102的一部分1021上设置该铠装层，从而可以保护同轴电缆102的一部分1021不被破坏，即可以保护同轴电缆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。

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

具体而言，多个同轴电缆102可以聚集在总控制室。当时域反射仪103不向同轴电缆102发射电脉冲信号时，时域反射仪103与同轴电缆102可以不相连。当利用时域反射仪103向同轴电缆102发射电脉冲信号时，可以将同轴电缆102连接在时域反射仪103上。其中，每次测量时时域反射仪103与一个同轴电缆102相连，时域反射仪103可以轮流与多个同轴电缆102相连以便时域反射仪103轮流向多个同轴电缆102发射电脉冲信号。

有利地，时域反射仪103可以周期性地向同轴电缆102发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号。

时域反射仪103周期性地对各个同轴电缆102发射电脉冲信号，通过发射电脉冲信号的时间和返回电脉冲信号的时间确定各个同轴电缆102崩落破坏的位置(同轴电缆102的错断点1022)，即确定同轴电缆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的崩落顶板或爆破顶板50的发展情况。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型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同轴电缆，所述同轴电缆的一部分向上伸出所述钻孔；和

用于向所述同轴电缆发射电脉冲信号以及接收反射回来的电脉冲信号的时域反射仪，所述时域反射仪与所述同轴电缆配合。

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个同轴电缆。

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9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。