[发明专利]煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法

权利要求书

1.一种煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，其特征在于，煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法包括以下步骤：

步骤一、无人机遥感监测

步骤11、在监测区域空域设定飞行路线，搭载遥感摄像系统的无人机按照设定的飞行路线对监测区域的地表进行航拍并获取遥感图像，将遥感图像导入遥感图像处理软件，对监测区域设定网格，导出各网格节点的三维坐标X、Y、Z；

步骤12、定期重复步骤11的操作以对监测区域的地表进行定期、重复观测，在煤层开采过程中测量各网格节点的竖坐标Z的变化，从而得到各网格节点的地表下沉值，由各网格节点开始下沉到停止下沉的时间间隔得到各网格节点的地表沉陷时间；

步骤二、地表水准仪监测

步骤21、在网格节点对应的地表处设置监测点，使用水准仪配合水准尺对各监测点实施水准测量，得到各监测点的高程；

步骤22、定期重复步骤21的操作以对各监测点的高程进行定期、重复观测，煤层开采过程中测量监测点的高程差，从而得到各监测点的地表下沉值，由监测点开始下沉到停止下沉的时间间隔得到各监测点的地表沉陷时间；

步骤三、地质钻孔监测

结合矿井地质综合柱状图，在地表监测点位置施工地质钻孔至煤层上方第二层顶板，在钻孔内不同层位设置多点位移计，煤层开采过程中由多点位移计动态监测地表及以下各岩层的下沉值和沉陷时间，通过各岩层的下沉值和沉陷时间得到在煤层开采过程不同时期各岩层的破裂形态，破裂形态包括垮落、断裂和弯曲下沉；

步骤四、微震监测

在矿井范围内于地表及井下设置微震传感器，由微震传感器实时监测煤层开采过程中上覆岩层变形破裂产生的微震事件，将微震事件通过微震监测系统数据处理软件显示，并由软件反演分析确定微震事件的发生时刻、空间位置和能量值；根据微震事件空间位置的集中程度、微震事件能量值并对照矿井地质综合柱状图，确定工作面上覆各岩层的破裂形态和破裂面位置，破裂形态包括垮落、断裂和弯曲下沉，同时，选择最接近地表的破裂面作为研究对象，根据不同时期内破裂面位置的高差得到地表下沉值和地表沉陷时间；

步骤五、综合分析

步骤51、地表下沉值和地表沉陷时间分析

对“无人机遥感监测得到地表下沉值和地表沉陷时间”、“地表水准仪监测得到地表下沉值和地表沉陷时间”、“地质钻孔监测得到地表下沉值、地表沉陷时间”和“微震监测得到地表下沉值、地表沉陷时间”加权平均得到“地表下沉值和地表沉陷时间”，各权重依次为20％、40％、30％和10％；

步骤52、岩层的破裂形态分析

“地质钻孔监测得到各岩层的破裂形态”和“微震监测得到各岩层的破裂形态”的结果一致时，则确定该一致的破裂形态；

“地质钻孔监测得到各岩层的破裂形态”和“微震监测得到各岩层的破裂形态”的结果不一致时，若二者之一的破裂形态为垮落，则破裂形态为垮落，若二者之一的破裂形态无垮落但存在断裂，则破裂形态为断裂。

2.根据权利要求1所述的煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，其特征在于：步骤一中，遥感摄像系统包括导航设备、高性能数码相机和数码摄录机。

3.根据权利要求1所述的煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，其特征在于：步骤一中，无人机的飞行高度为100m，飞行路线沿采煤工作面的走向布置。

4.根据权利要求1所述的煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，其特征在于：步骤一中，网格节点开始下沉为地表下沉值达到10mm的时刻，网格节点停止下沉为连续6个月地表下沉值不超过30mm的时刻。

5.根据权利要求1所述的煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，其特征在于：步骤二中，在网格节点对应的地表处埋设水泥桩作为监测点。

6.根据权利要求1所述的煤矿覆岩破断及地表岩移的井-地-空联合监测方法，其特征在于：步骤三中，岩层下沉值突然增大且接近煤层采高时，则岩层破裂形态为垮落；垮落岩层上方的岩层下沉值明显小于垮落岩层的下沉值时，上方岩层破裂形态为断裂；断裂岩层上方的岩层下沉值明显小于断裂岩层的下沉值时，上方岩层破裂形态为弯曲下沉。