[发明专利]一种钻孔式岩层沉降监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种钻孔式岩层沉降系统及监测方法，包括以下步骤：钻孔钻过表土层后，用护管支护表土层；当钻孔至采空区，用套管代替钻杆驱动钻头至采空区煤层底板，将套管固井，用于支护采空区段破碎岩层；继续用钻杆驱动钻头穿过套管钻孔至下组煤层底板；将监测点定位装置固定在PVC测管上，逐节放入钻孔；钢绞测线连接监测点定位装置和岩层沉降监测装置，当岩层发生沉降时，处于监测点的定位装置带动钢绞测线发生同步位移，岩层沉降传感装器将位移信息分时段采集并发送至接收终端。本发明不仅能够实时监测不同岩层位移变化，而且还能够解决采空区下岩层的位移变化，能够有效的获得煤层开采后上覆岩层的活动信息。

技术领域

本发明涉及煤矿开采安全监测领域，尤其涉及一种钻孔式岩层沉降监测系统及监测方法。

背景技术

我国煤矿开采深度和开采强度越来越大，随着煤矿的继续开采，第一层煤逐渐被采完，开采下组煤就势必涉及到采空区下煤矿开采技术和矿压理论的研究。

对于煤矿生产和理论研究来说，岩层沉降监测是极其重要的研究手段。但是覆岩中存在采空区的岩层沉降监测一直是一个难题，地面钻孔钻进采空区后，孔壁不完整，钻井液漏失严重，一般钻井技术不能满足要求，导致整个岩层的沉降系统无法布置监测。因此需要一整套穿采空区岩层沉降监测系统及方法，针对有采空区的覆岩，能够有效及时的获得岩层活动信息。

发明内容

本发明的目的是为了解决采场覆岩中存在采空区的岩层沉降活动监测，提供了一种钻孔式岩层沉降监测系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钻孔式岩层沉降监测系统，包括数据处理终端和若干监测端，所述监测端包括共轴设置在地表的基架、贯穿表土层的护管、贯穿采空区的套管、设置在护管和套管中的从地表贯穿至煤层组底板下方的PVC测管，所述基架的上方设置有保护罩，所述基架上设置有岩层沉降监测装置，所述PVC测管上设置有监测点定位装置，所述监测点定位装置连接钢绞测线的一端，所述岩层沉降监测装置包括角度位移传感器、连接角度位移传感器的位移变换装置、电源和无线收发模块，所述角度位移传感器通过数据线连接无线收发模块，所述电源为角度位移传感器和无线收发模块供电，所述钢绞测线穿过位移变换装置，钢绞测线的另一端连接重锤。

作为优选，所述护管贯穿表土层至表土层下方2m；所述套管上端位于采空区冒落段上方2m，下端位于采空区下方4m；所述PVC测管底端至少深入煤层组底板下方1m；所述护管、套管与岩土层之间通过水泥固定。

进一步的，所述监测点定位装置包括第一环箍、第二环箍、第三环箍、底端铰接在第一环箍上的连杆、顶端铰接在第三环箍上的副杆、连接第一环箍和第三环箍的弹性收缩装置，所述第二环箍上对应弹性收缩装置部位设置有缺口，所述第一环箍和第二环箍通过连接管连接，所述连接管顶部设置有弹性卡扣，所述连杆顶端外侧通过转轴连接有支撑爪。

一种钻孔式岩层沉降监测方法，通过以下步骤进行：

S1、从地表用钻杆驱动钻头钻至表土层下2m，下放护管至底部，并用水泥固井；

S2、继续以原孔径钻至采空区冒落段上方2m；

S3、使用套管代替钻杆驱动钻头钻进至采空区底板下4m，将套管留在钻孔内，并对套管及孔壁之间位置用水泥进行固井；

S4、继续使用钻杆驱动钻头穿过留在采空区段的套管钻至下组煤层底板下1m终孔；

S5、在地面钻孔上方3m搭建基架和保护罩，将岩层沉降监测装置固定在基架上；

S6、根据设计要求实际终孔深度，在PVC测管上固定好监测点定位装置，用钢绞测线连接监测点定位装置和岩层沉降监测装置，将PVC测管逐节放入钻孔，下放过程中注意接头的牢固可靠，安装过程中需专门安排一人负责监测钢线整理，每隔1米用胶带固定一次测线，最后一节在高出地面0.5米处截断，并对PVC测管和孔壁之间位置进行固井；