[发明专利]采动岩体渗突水远近临多源分级信息智能监测预警方法

说明书

本发明公开了一种采动岩体渗突水远近临多源分级信息智能监测预警方法，属于保水开采与遥感岩石力学领域。在采动过程中联合使用微震监测系统、矿用地质雷达监测系统、红外辐射监测系统对采动岩体远近临三个空间位置渗突水情况进行监测和分级预警，并确定了多源信息分级预警指标和对应的判别阈值，同时对顶底板表面监测区域渗突水进行搜集取样，分析渗突水水源，辅助判断顶板和底板含水层导水裂隙是否贯通。形成采动岩体渗突水远近临多源信息实时分级信息智能监测预警系统。本方法可提升采掘过程中渗突水及煤岩体稳定性监测预警精度，并为矿山保水开采和安全高效开采奠定基础。

技术领域

本发明涉及一种采动岩体渗突水远近临多源分级信息智能监测预警方法，属于保水开采和遥感岩石力学领域。

背景技术

随着煤炭资源需求量的增加，煤炭生产规模不断扩大，煤矿渗突水灾害不仅造成了严重的人员伤亡与经济损失，同时也导致了地下水污染与流失，对环境造成不可逆转的破坏，已成为制约煤矿安全高效生产的重要问题。

伴随着煤炭生产向集约化、规模化快速发展的趋势，煤矿渗突水灾害防治不仅需要控制采场采动岩体变形和裂隙发育，更进一步需要实时监测预警采场渗突水的发生情况。若出现采场覆岩渗突水预警不准确或错误判断等问题，将会引发矿井突水等灾害，导致矿井水资源流失、矿区生态环境劣化等不可估量的恶果。加强对采场渗突水监测预警技术的研究，减少矿井突水灾害，是实现煤炭安全生产所亟需解决的问题之一。然而，目前国内的煤矿渗(突)水监测及预警，主要是依赖工作人员采用钻探和物探的勘探方法进行探水，这不仅会占用大量的人力资源，而且存在很多的人为误差，尚缺乏准确、有效的实时动态的监测系统。因此本发明提出了一种利用微震监测系统、地质雷达监测系统和红外辐射监测系统和渗突水水质离子成分分析等对采动岩体渗突水进行远近临多源信息分级智能监测预警方法，对采场覆岩渗突水监测预警具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种采动岩体渗突水远近临多源分级信息智能监测预警方法，其步骤简单，自动化程度高，监测精度高，实现了顶底板渗突水多源信息分级智能监测与预警。

为实现上述技术目的，本发明的采动岩体渗突水远近临多源分级信息智能监测预警方法，首先分析采场受采动影响的结构关键层和含水层的分布情况，进而判定采场的主隔水关键层的位置；在采动过程中，使用微震监测系统远距离监测采场顶底板主隔水关键层是否受采动影响而产生导水裂隙通道，有异常信号表示有裂隙产生，进一步进行异常信号定位，如若定位点在主隔水关键层的位置，则说明是导水裂隙产生，在采动岩体顶底板区域利用矿用地质雷达对存在异常信号区域的巷道顶板近距离范围进行移动式连续往返监测，根据地质雷达信号判定近距离范围内是否产生导水裂隙，如有异常信号，分析定位异常信号发生的水体位置参数，在定位点对应的的顶底板区域表面设置红外辐射固定式监测系统，如果获取的红外信息突变超过阈值，即判断该处顶板区域发生渗突水；最后对监测区域渗突水进行搜集取样，采用灰色关联度进行渗突水水质离子成分分析，以此分析渗突水水源，并判断顶板各含水层导水裂隙是否贯通。

具体包括以下步骤：

步骤1，判定采场上覆岩层含水层与结构关键层的分布情况，确定主隔水关键层的位置，并搜集含水层水样；

步骤2，根据矿井中现有的微震远距离监测系统获取的监测数据，分析出微震能量密度释放率的变化情况，根据变化情况进行异常信号定位，通过微震指标是否超过设定阈值和定位点位于主隔水关键层处来判定主隔水关键层是否产生导水裂隙，若判断出现异常则执行下一步，并进行远距离预报；

步骤3，利用矿用地质雷达对顶底板近距离范围进行移动式连续监测，通过监测结果判定主隔水关键层破坏后渗流水是否到达近距离范围内，如果地质雷达波形图显示出现异常信号，则根据用地质雷达读取的地质雷达电磁波波速平均振幅与监测里程曲线图从而对对渗突水区域进行定位，对采动岩体渗突水进行近距离预报；