[发明专利]多源水害矿井的多参量综合监测系统及其预警方法

说明书

本发明公开了一种多源水害矿井的多参量综合监测系统及其预警方法，属于煤矿水害监测及预警技术领域，所述多源水害矿井的多参量综合监测系统包括针对水源要素建立的水文动态监测系统、针对导水通道要素建立的微震监测系统、以及针对充水强度要素建立的电法监测系统。本发明的多源水害矿井的多参量综合监测系统及其预警方法优势在于：硬件监测系统架构设计兼具全局性和针对性；本发明建立了多源指标的精准预警算法体系，提高了预警精度；本发明适用范围广，监测全面，预警结果呈现的精细度高，既包括分区域分级，也对潜在突水位置的尺寸精度以及潜在突水时间的进程进行了把控。

技术领域

本发明涉及煤矿水害监测及预警技术领域，特别是指一种多源水害矿井的多参量综合监测系统及其预警方法。

背景技术

水害是影响煤矿安全生产的主要危害之一，按照水源类型可将矿井面临的水害威胁划分为地面水害、顶板水害、底板水害和老空水害等，随着矿井开采深度以及开采范围的增加，多数矿井由单一水源威胁向多水源同时威胁转变，因此只建设针对某一水源威胁的监测预警系统在全面感知矿井突水危险时具有局限性。充水水源、充水通道、充水强度作为矿井突水的三要素，且每种要素在突水前兆信息方面具备特有的参量特征，因此基于不同参量进行个性化指标定制并且建立多参量综合预警体系可提高水害预警的精准程度，是未来的发展方向和趋势。

近年来，很多学者在矿井水害监测预警方面进行了系统化研究，其中武强、刘春生等发明了《矿井顶底板突水监测预报系统及方法》(CN103529488B)，所发明的装置和方法通过监测矿井发生突水的必须条件(微震)和必然条件(产生视电阻率和极化率的变化)为依据，能显著提高煤矿顶底板水害监测结果的准确性和实时性，然而系统在水害指标的融合广度及融合深度方面存在不足，比如选择的指标只有震动场、电场等动态指标，没有钻、物探等探查的静态指标。

靳德武、赵春虎等发明了《一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统及方法》(CN110552741B)，实现了回采工作面回采过程中底板突水的实时监测及分级预警；孙建、赵光明发明了《一种承压断层活化突水多场信息协同监测临突预报方法及监测系统》(CN108412547B)，通过采集开采过程中断层围岩应力、位移、渗压、温度、微震和视电阻率等断层活化突水前兆信息的初值及变化幅值，确定前兆信息相应的预警阈值与判识准则，以实现承压断层采动活化突水的实时、动态监测预警。然而该两项专利的适用范围具有一定的局限性，前者主要是针对底板突水威胁的矿井，后者适用于含断层的区域，因此从监测的全面性来看还存在不足。

基于上述现有技术，急需研发一套适用于多水源威胁、预警精准程度高的综合监测预警系统，包括与矿井水害威胁特征相匹配的硬件系统的总体架构与布设，自动化软件系统平台以及预警算法等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多源水害矿井的多参量综合监测系统及其预警方法，能够适用于受多源水害威胁矿井，预警精准程度高。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，提供一种多源水害矿井的多参量综合监测系统，包括针对水源要素建立的水文动态监测系统、针对导水通道要素建立的微震监测系统、以及针对充水强度要素建立的电法监测系统，其中：

所述水文动态监测系统包括气象观测系统、含水层水文孔观测系统、含水层放水孔观测系统、老空水观测系统、井下排水网络监测系统、主排水监测系统、水质监测系统中的至少一种；

所述微震监测系统按台网布设形态不同包括本煤层固定式台网、本煤层移动式台网、煤层-顶板组合固定式台网、煤层-顶板组合移动式台网、煤层-底板组合固定式台网、煤层-底板组合移动式台网、煤层-顶板-底板组合固定式台网、煤层-顶板-底板组合移动式台网中的至少一种；

所述电法监测系统根据所监测的区域不同包括巷道顶板布置测线型、巷道底板布置测线型、孔内本煤层布置测线型、孔内顶板布置测线型、孔内底板布置测线型、孔-巷联合布置测线型中的至少一种。