[发明专利]一种底板含水层水压动态监测设备及监测方法

说明书

本发明提供了一种底板含水层水压动态监测设备及监测方法，涉及矿井监测设备技术领域，解决了含水层水压监测设备安装困难以及监测精度不高的技术问题，该设备包括监测装置、水压平衡装置、封孔装置和注浆装置，其中监测装置包括监测管、压力表、水压记录仪和报警仪，水压平衡装置包括注水仓、稳压泵和注水管，封孔装置包括风机、风管、气囊和孔口密封层，注浆装置包括料仓、注浆泵、注浆管和注浆层。施工时首先在煤层底板打大直径钻孔和小直径钻孔，将注水管沿钻孔中心伸至含水层内，在大直径钻孔段进行封堵，通过稳压泵向注水管注水，监测装置通过监测管实时监测水压。本发明还具有施工简单，快速封堵，实时监测精度高等优点。

技术领域

本发明涉及矿井监测设备技术领域，尤其是一种底板含水层水压动态监测设备及监测方法。

背景技术

随着我国煤层开采强度和深部的逐年增大，承压水上煤层开采受到底板突水的威胁越来越大。煤层开采期间需要及时监测底板承压水的水压，做好安全防治工作。现有技术中，对底板承压水常规的检测方法包括：(1)在底板含水层上开设监测钻孔，监测钻孔的上端再次同心钻出直径大于监测钻孔的套孔，在将压力监测装置安装在监测钻孔之后，在监测钻孔和其上端的套孔之间利用堵料进行注浆封孔，利用压力监测装置对底板承压水的压力进行监测。(2)一次钻凿同一直径的钻孔，包括开设在底板含水层中的监测钻孔，以遇水膨胀堵料和密封料浆进行封堵，由底板含水层向测压钻孔渗出承压水，压力计探头依次穿过封堵段与承压水接触，从而达到监测水压的目的。

现有的底板承压水水压监测方法存在以下问题：(1)在监测钻孔以及其上端的套孔之间填充完堵料之后，如果在底板表面再次施工时，会使对堵料以及其周围的钻孔出现间隙，底板承压水会经由该间隙冒出，从而造成该监测钻孔失效，甚至引发钻孔围岩突水，威胁煤层的安全开采。(2)采用同一直径的钻头钻凿的测压钻孔，可能会由于封堵料浆与钻孔渗出的承压水长期耦合，导致料浆被稀释而难以快速胶结，容易发生底板钻孔突水事故。为解决上述问题，需要对现有的监测设备和监测方法做进一步的改进。

发明内容

为解决含水层水压监测设备安装困难以及水压实时监测精度不高的技术问题，本发明提供了一种底板含水层水压动态监测设备及监测方法，具体技术方案如下。

一种底板含水层水压动态监测设备，包括监测装置、水压平衡装置、封孔装置和注浆装置；所述监测装置包括监测管、压力表、水压记录仪和报警仪；所述水压平衡装置包括注水仓、稳压泵和注水管，所述封孔装置包括风机、风管、气囊和孔口密封层，所述注浆装置包括料仓、注浆泵、注浆管和注浆层；所述水压平衡装置的注水管下端设置在含水层内，注水管下端设置有多个注水孔；所述监测装置的监测管和注水管连通；所述封孔装置的气囊设置在钻孔内，密封层设置在气囊下方；所述注浆装置的注浆层设置在气囊的上方；所述钻孔呈阶梯状，钻孔上部的直径大于钻孔下部的直径。

优选的是，风机通过风管将空气注入气囊内，所述风管上设置有止风阀，所述气囊内设置有气压监测器。

进一步优选的是，气囊呈环装，所述注水管穿过气囊，气囊充气后和钻孔过盈配合。

优选的是，水仓出口处设置有过滤器和水流控制阀，所述稳压泵和注水管连接，所述注水管在钻孔中依次穿过注浆层、气囊和孔口密封层延伸至含水层内的钻孔中。

进一步优选的是，监测管上依次设置有监测控制阀、安全阀、压力表、水压记录仪和报警仪，所述安全阀的动作水压值大于报警仪的动作水压值，所述安全阀和压力表之间设置有试水阀。

优选的是，钻孔上部的直径为120～160mm，钻孔下部的直径为50～90mm；所述注水管的直径为10～20mm。

一种底板含水层水压动态监测方法，利用上述的一种底板含水层水压动态监测设备进行监测，步骤包括：

步骤一.底板钻孔，先施工大直径钻孔，再在钻孔下部施工小直径钻孔；