[发明专利]一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法及系统

权利要求书

1.一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在地面上确定所需要进行监测和预警的若干预警区域，若干所述预警区域的地下均存有采空区，且在采空区至地面之间的岩层处布置检测区域；其中若干预警区域所对应的采空区之间存在煤柱；

步骤2，在每个预警区域处钻设检测孔(4)，检测孔(4)沿着地下钻至检测区域内，通过检测孔(4)对检测区域内进行监测；

步骤3，对检测区域进行初次检测并记录初值，待检测数据稳定后，进行监测及预警工作；当检测数据没有增大或突变时，则该预警区域所对应的采空区之间的煤柱没有发生失效，采空区稳定；当检测数据发生增大时，则煤柱失效，监测到采空区上部的检测区域范围逐渐增大；当检测数据发生突变时，则采空区上部的检测区域突增，检测区域即将发生垮落，实现预警工作。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，所述检测区域由采空区至地面之间的岩层处由低至高依次包括垮落带、裂隙带和弯曲变形带。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，所述检测孔(4)在地下通过钻孔得到的岩芯来判断检测孔(4)所钻至检测区域的位置，其中检测孔(4)钻至裂隙带的位置处时则立即终止钻孔。

4.根据权利要求2所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，在裂隙带和弯曲变形带内沿着检测孔(4)的竖直方向上依次埋设有若干应力传感器(3)，通过应力传感器(3)对检测区域进行监测。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，所述检测孔(4)所预埋若干应力传感器(3)之间间距布置，若干应力传感器(3)之间的传输线均预留产生变形的空间。

6.根据权利要求4所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，所述检测孔(4)预埋若干应力传感器(3)后采用水泥浆固定封实若干应力传感器(3)，且检测孔(4)内若干应力传感器(3)之间采用细砂回填捣实。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，所述采空区为短壁式开采、房柱式开采所形成的采空区，采空区宽度一般为6-8m，煤柱宽度一般为4m。

8.一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警系统，用于实现权利要求1-7任一项所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警方法，其特征在于，包括控制器，所述控制器的输入端连接信号输入模块，控制器的输出端连接人机交互模块和开关控制模块；所述信号输入模块装配在若干应力传感器(3)上，所述人机交互模块装配在采集单元(2)上，所述开关控制模块装配在电源单元(1)上。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警系统，其特征在于，所述电源单元(1)和采集单元分别在地面上设置，若干所述应力传感器(3)分别电源连接至电源单元(1)和采集单元(2)。

10.根据权利要求8所述的一种煤矿采空区大面积悬顶灾害自动监测预警系统，其特征在于，所述采集单元(2)为采集基站，采集基站获取若干应力传感器(3)所检测的数据进行监测和预警，所述电源单元(1)为太阳能电板，用于对若干应力传感器(3)提供电能。