[发明专利]一种采空区安全预警监测方法

说明书

本发明涉及一种采空区安全预警监测方法。包括如下步骤：(1)确定采空区；(2)电极及电缆布设；(3)数据采集；(4)针对硬岩区BIF铁矿已验证采空区，比对不同时期的高密度电阻率法测量剖面CT数据集和采空区三维虚拟实体模型集，分析采空区位置顶板边界所代表的电阻率法中电阻率值R_k在空间的变化趋势图；(5)对硬岩区BIF铁矿未处理的采空区，通过公式h＝aK_L+b，即可根据多次时间序列的高密度电法CT数据所得到的K_L所反映的实时h变化来监测空区顶板变形、沉降直至破坏的演变趋势，来实现采空区在采矿生产扰动下的内损伤监测和安全预警。

技术领域

本发明属于金属矿山安全生产领域，具体为一种采空区安全预警监测方法。

背景技术

在金属矿山安全生产领域，经常会出现一些由于采空区的变形、沉降和塌陷引发生产安全事故，轻则造成设备损失，重则造成人员伤亡，造成极大损失，严重影响矿山的安全生产作业。而传统对于空区监测，主要采用地表变形的测量技术监测，现在也采用微震监测岩石的破裂。但上述监测方法，第一种着重地表变形的监测，第二种着重内部是否发生岩石破裂，均无法对空区上方岩石内部破裂损伤的情况进行评估，且周期长，造价高，属于空区监测的“望”和“闻”阶段，无法评价解决空区上方岩体的损伤情况，对空区的发展态势也无法评估-岩石破裂到何种程度才会造成空区变形、沉降乃至塌陷。上述问题，不仅在金属矿山安全生产领域中出现，能源类煤矿山领域也有，工民建领域涉及到的溶洞和空洞区也会经常遇到。

发明内容

本发明提供一种采空区安全预警监测方法，设备布设简单，成本低，施工快捷高效，以实现对采空区上方岩体破裂状态的实时监控，便于矿山对存在采空区的实时监控管理和及时处理，全力保障矿山生产安全。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种采空区安全预警监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)确定采空区

首先采用潜孔钻验证存在的采空区，应用矿山坐标系统定位，并在钻孔内放置钻孔式三维激光扫描设备，测量采空区的表面空间分布点坐标，并首次采集数万个点坐标云数据(x_t01，y_t01，z_t01；……；x_t0n，y_t0n，z_t0n)，对这些点数据进行坏点剔除，形成空区边界散点图后通过各向同性的反距离法插值、形体渲染和表面渲染，形成采空区的初始三维虚拟实体模型V_t0；

步骤2)电极及电缆布设

依据采空区的三维空间虚拟实体模型V_t0，选取采空区的中心部位置，在其上方采空区地表沿长轴方向挖设电缆沟，并在电缆沟内打N个电极孔埋设N个测量电极及布设电缆，将测量电极插入电极孔内，并夯实测量电极，孔缝隙充填粘土并浇水密封；

N个测量电极和电缆埋设好后，分别通过电极转换器将电缆与电阻率主机及外接电源连接好，检测测量电极接地情况，然后进行测量；

步骤3)数据采集

设置数据采集参数，开始获取采空区顶部电阻率剖面初始分布图G_t0；

每天定期获取采空区顶部高密度电阻率法剖面数据和采空区钻孔式三维激光扫描数据，形成基于时间序列的高密度电法CT数据集(G_t0，G_t1，G_t2，……，G_tn)和采空区三维虚拟实体模型集(V_t0，V_t1，……，V_tn)；