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专利号: 2022113427245
申请人: 河北工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,包括采用长距离地表钻孔窥视仪探测地表到关键层的裂隙发育特征,直接监测隔水关键层裂隙;同时利用地质雷达对巷道进行超前探测,监测小型陷落柱及破碎带的位置;利用微震系统探测弯曲下沉带及裂隙带;利用钻孔冲洗液法监测导水裂隙带高度;利用采动应力监测系统监测采空区采动应力;利用超声波测试仪监测巷道围岩松动圈范围,根据巷道围岩松动圈范围调整巷道支护。

2.根据权利要求1所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,采用长距离地表钻孔窥视仪探测地表到关键层的裂隙发育特征,直接监测隔水关键层裂隙,包括如下步骤:根据现场情况与大坝之间保留安全距离s在合适位置钻孔,首先用小孔径钻头钻进,并用水清洗钻孔,移除钻孔杂物;将长距离地表钻孔窥视仪运送到预定点,将光电探头运送到钻孔中的初始监测点;探头自动扫描孔壁以形成图像,并将数据传输至监测主机,监测主机自动识别图像中的裂缝数量,并确定裂缝发育程度。

3.根据权利要求2所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,光电探头下放过程中若发现裂隙,记录所有裂隙位置,继续下放光电探头,若光电探头探测到离层,则进行如下处理步骤:a先将光电探头拔出,对原钻孔进行扩孔,并在钻孔中铺设注浆管;b将注浆管连接注浆泵,利用注浆压力及自重将浆液注入离层中,直到注满离层;c上提注浆管至标记裂隙的位置利用注浆压力及自重将浆液注入离层中,直到充满裂隙。

4.根据权利要求2所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,光电探头下放过程中若发现裂隙,记录所有裂隙位置,继续下放光电探头,若光电探头达到弯曲下沉带仍未探测到离层,则进行如下处理步骤:a先将光电探头拔出,对原钻孔进行扩孔,并在钻孔中铺设注浆管;b上提注浆管至标记裂隙的位置利用注浆压力及自重将浆液注入,直到充满裂隙。

5.根据权利要求3‑4任一项所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,钻孔间距和钻孔排距根据具体水文地质状况确定,两者均不超过两倍的浆液扩散半径;安全距离s为15m‑50m;小孔径钻头选用Φ50mm、Φ75mm、Φ95mm的钻头,扩孔钻进时选用Φ450mm钻头。

6.根据权利要求1‑4任一项所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,同时利用地质雷达对巷道进行超前探测,监测小型陷落柱及破碎带的位置,包括如下步骤:根据巷道的具体情况,使测线的距离尽可能长,并收集尽可能多的数据;

测线为2‑50m;固定接收天线位置,人工手持发射天线进入待检测点,调整地质雷达天线位置及姿态,保障雷达数据的有效采集、地质雷达天线装置处于安全高度范围内采集一次数据,手持天线以固定距离移动,每天掘进前后分别测一次;发射天线达向垮落带发送脉冲电磁波讯号,当讯号遇到裂隙会产生反射讯号,接收机接收到反射讯号放大后由示波器显示出来,根据接收反射讯号的滞后时间、雷达波形、电磁场强度、振幅等参数推断出小型陷落柱、破碎带等隐蔽灾害的位置。

7.根据权利要求1‑4任一项所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,利用微震系统探测弯曲下沉带及裂隙带,包括如下步骤:根据采场工作面的具体情况,确定检波器在巷道的安装位置,选取垂直于巷道方向,开孔位置距离巷帮0~20cm;对钻孔进行清洗,保证在孔底不淤积煤岩泥,及时安装检波器并灌注水泥,确保与围岩耦合接触;孔口安装管外露高度20~30cm,铺设通讯电缆到指定位置,并将检波器与监测分站连接;通过检波器实时采集微震数据,监测分站接收数据后,经通信光缆将数据传给监测主站。

8.根据权利要求1‑4任一项所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,利用钻孔冲洗液法监测导水裂隙带高度,包括如下步骤:在回风巷以及运输巷顶板上方向工作面上方打入钻孔,要求据终采线与始采线距离均大于10m,将双端堵水器送至钻孔内观测点;对双端堵水器的胶囊注水,根据孔深调整适合的封孔压力,对钻杆注水并保持注水压力的稳定,注水量与漏失量达到动态平衡,测试完成后,胶囊放水泄压,将双端堵水器移送至下一测点,根据导水裂隙带高度推断隔水层高度。

9.根据权利要求1‑4任一项所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,利用采动应力监测系统监测采空区采动应力,包括如下步骤:设置煤层采动应力分布式监测系统,包括采动应力监测总站和多个采动应力监测子站,采动应力监测子站包括钻孔应力计、一孔多点钻孔应力计,钻孔应力计观测一点的应力,一孔多点钻孔应力计在同一钻孔中布设多个测点,在距工作面200m、250m、 300m处的运输平巷巷帮均布置1个监测子站,每个监测子站内均布置应力观测孔,孔深D/4和D/2,孔间距均为5m,D为采空区宽度;将钻孔应力计布设在相应钻孔中,使油压枕紧贴孔壁。

10.根据权利要求1‑4任一项所述的一种水体下采煤采动裂隙动态发育井上下联合监测方法,其特征在于,利用超声波测试仪监测巷道围岩松动圈范围,根据巷道围岩松动圈范围调整巷道支护,具体包括如下步骤:在巷道顶板布置两个钻孔,在顶板与左右巷帮连接处分别布置两个与水平夹角45度的仰斜孔,左右巷帮中部布置两个水平钻孔,孔径均为Ф42 mm,钻孔打设好后,将孔内住满清水,将套上封孔器的探测棒放置在钻孔里,并利用封孔器将钻孔封好,打开超声波探测仪,超声波探头发出超声波,超声波遇到裂隙、结构面发育则波速衰减快频谱变复杂,遇到含水层波速变快衰减减少频谱简化,每次从内到外移动20cm,记录接收器收到超声波的时间差,直至测试到孔口,结束测量。