[发明专利]一种煤层顶板导水裂隙带高度井下连续实时监测方法

说明书

一种煤层顶板导水裂隙带高度井下连续实时监测方法。包括以下步骤：至少3～5个适当充水的上仰监测孔迎工作面回采方向超前布置于工作面两侧巷道，监测断面控制范围足以捕捉导水裂隙带总体形态，孔底垂高应大于估算导水裂隙带高度；在上仰监测孔内直线布置多个液体压力传感器，每个液体压力传感器以单独通道与孔外的液体压力数据采集仪“并联”；通过液体压力数据采集仪分析监测孔内液体压力背景值和利用液体压力阶梯状衰减突变特征实时判断顶板导水裂隙形成时间与高度。本发明能够用以进一步监测导水裂隙的动态连续发育过程，减少试验方法对结果的影响，降低监测成本。

技术领域

本发明涉及一种高精度井下连续实时监测煤层顶板导水裂隙发育过程和最大高度的方法，属于矿业工程学科的煤矿水害防治技术领域。

背景技术

导水裂隙带高度是制定顶板水害防治方案和措施的最重要参数，用以防止顶板采空区水或含水层水突水、控制大型地表水体或铁路等建筑下采煤引起的次生灾害等，导水裂隙带高度可靠监测一直是工程和学术界不断探讨的问题。

目前，导水裂隙带高度监测方法主要包括地面钻孔冲洗液漏失量观测法、井下钻孔分段注水法、井下钻孔地球物理电法与微震监测等。地面钻孔冲洗液漏失量观测法监测结果较为可靠，但工程量和成本偏高；井下钻孔分段注水过程易受多种因素影响，监测结果的代表性和可靠性降低；井下钻孔地球物理勘探方法存在的主要问题是难以清晰甄别所监测裂隙的导水性。工程和学术界一直试图寻求更简单、可靠的导水裂隙发育过程监测方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种煤层顶板导水裂隙带高度井下连续实时监测方法，该方法能够实时监测煤层顶板导水裂隙随工作面推进超前和向上发育的全过程，包括导水裂隙的超前特征、发育过程、空间形态和最大高度值，监测精度高、钻探工程量小和监测成本低。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括步骤如下：1)至少3～5个适当充水上仰监测孔迎工作面回采方向超前布置于工作面两侧巷道或相邻工作面巷道，监测断面控制范围足以捕捉导水裂隙带总体空间形态，孔底垂高应大于估算导水裂隙带高度；2)在上仰监测孔内直线布置多个液体压力传感器，每个液体压力传感器以单独通道与孔外的液体压力数据采集仪“并联”；3)通过液体压力数据采集仪分析上仰监测孔内液体压力背景值和利用液体压力阶梯状衰减突变特征实时判断顶板导水裂隙形成时间与高度；当上仰监测孔最底部传感器已经捕捉到充分发展的导水裂隙或冒落带、或工作面已经回采至最底部传感器下部、或上仰监测孔水已经全部漏失，监测终止。

相比现有技术，本发明的一种煤层顶板导水裂隙带高度井下连续实时监测方法，是依据至少3～5个孔口封闭且适当充水、上倾的顶板上仰监测孔内液体压力传感器水压的阶梯状衰减突变特征实时判断顶板导水裂隙发育的时间、高度和过程。上仰监测孔内线状布置的液体压力传感器能够连续捕捉顶板真正“导水”裂隙形成和扩展过程引起的导水裂隙波及范围内钻孔液体压力的不可逆阶梯状衰减突变，从而实现导水裂隙的连续实时监测。具有监测精度高、钻探工程量小和监测成本低的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的原理示意图。

图2是本发明一个实施例液体压力传感器阶梯状水压突变曲线。

图3是本发明一个实施例进行布孔的结构示意图。

图中，1、液体压力传感器；2、传感器推送杆；3、出水孔；4、传感器电缆和数据线；5、特制法兰；6、法兰排水管；7、供水装置；8、液体压力数据采集仪；9、排气管；10、孔口套管；11、上仰监测孔；13、14、工作面回采方向；15、工作面左巷；16、工作面右巷；17、监测孔；18、钻孔钻窝；19、停采线侧盘区集中巷。

具体实施方式