專利名稱：井下采掘空間頂板離層的預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是煤礦回采工作面頂板和巷道頂板冒 落的方法。
技術(shù)背景在煤礦回采工作面開采和巷道掘進(jìn)過程中，當(dāng)頂板懸露到一定的面積時，頂板就要冒落，造成人員的傷亡。通常，最危險的頂板厚度為下部3 5米范圍的 頂板， 一般要對該部分頂板的冒落進(jìn)行預(yù)報。目前，對頂板離層的預(yù)報監(jiān)測儀器包括機(jī)械式(人工讀數(shù))、電磁轉(zhuǎn)換式(自 動定時讀數(shù)和存儲數(shù)據(jù)、人工用分機(jī)取數(shù))和離層遙測監(jiān)測系統(tǒng)(自動定時讀數(shù) 和存儲數(shù)據(jù)、自動傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī))，這些監(jiān)測手段對預(yù)防頂板冒落起到積極 作用。但是，在對監(jiān)測到離層數(shù)據(jù)進(jìn)行頂板冒落預(yù)警處理方面，都是基于具體地 點(diǎn)頂板離層量值大小和離層速度大小，通過給定閾值進(jìn)行頂板冒落預(yù)警。由于不 同地點(diǎn)頂板離層量和離層速度不一樣，例如在巷道中部處所監(jiān)測到的頂板離層量 和離層速度要遠(yuǎn)大于靠近兩幫處頂板離層量和離層速度，因此，對于同一巷道而 言，由于頂板離層冒落的閾值是一給定的常數(shù)，這樣將會出現(xiàn)因離層儀安裝位置 的不同而導(dǎo)致對同一區(qū)域頂板離層冒落預(yù)報結(jié)果出現(xiàn)偏差，仍給采掘工程安全的 可靠性帶來很大影響，致使在有離層監(jiān)測的巷道仍然存在發(fā)生冒頂事故的現(xiàn)象。 因此，很需要對現(xiàn)有預(yù)警方法進(jìn)行改進(jìn)，消除因離層監(jiān)測安設(shè)位置的不同而造成 的頂板冒落預(yù)報結(jié)果的偏差。目前對這方面的研究尚未見到國內(nèi)外類似研究的報 道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述頂板離層冒落預(yù)報的不足，提出一種預(yù)報結(jié)果較為 準(zhǔn)確的預(yù)警方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一、在監(jiān)測地點(diǎn)打孔安裝自動讀數(shù)和存儲數(shù)據(jù)的離層傳感器，在地面安裝離 層遙測監(jiān)測系統(tǒng)，離層傳感器每隔一定時間采集離層位移數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?離層遙測監(jiān)測系統(tǒng)存入相關(guān)數(shù)據(jù)文件。二、對離層位移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及頂板離層冒落預(yù)警 由離層遙測監(jiān)測系統(tǒng)對采集到的離層位移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體步驟為 1、對采集到的離層位移數(shù)據(jù)增量hn除以數(shù)據(jù)采集間隔時間m得到離層速度 值、，即v"二hym。計(jì)算某一時刻離層速度比率人，艮P:2、 設(shè)置監(jiān)測地點(diǎn)頂板冒落時的極限離層速度比率《，即離層預(yù)警常數(shù)閾值。3、 判斷某一時刻離層速度比率A是否超過設(shè)定的常數(shù)閥值，如超過常數(shù)閥值，判定離層即將發(fā)生，作出相應(yīng)預(yù)警。本發(fā)明的積極效果是采用離層速度比率;in作為預(yù)警指標(biāo)，由于離層速度比率人在同一巖層中不同的巷道位置是不變的，這樣可以避免在采掘空間內(nèi)因離層傳感器安設(shè)位置的不同 而對頂板冒落預(yù)警的結(jié)果產(chǎn)生影響，確保在有可能發(fā)生離層區(qū)域的所有位置處進(jìn) 行離層監(jiān)測預(yù)警的等價性，提高離層預(yù)報的準(zhǔn)確性。


圖l為離層傳感器安裝布置圖；圖2為測得的兩個傳感器離層速度圖；圖3為經(jīng)數(shù)據(jù)處理獲得的離層速度比率圖；圖4為數(shù)據(jù)處理過程原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)某礦的具體實(shí)施進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法。例某礦煤層厚度2.8米，頂板自下至上為1.6米的粉砂巖和3.0米的中粒 砂巖，巷道寬度4米、高度2.8米。為了進(jìn)行頂板離層的準(zhǔn)確預(yù)報，在地面安裝 離層遙測監(jiān)測系統(tǒng)，在巷道中部2米安裝1#離層傳感器、離右?guī)?.2米處安裝 2#離層傳感器(如圖1所示)。設(shè)定每10分鐘采集一次數(shù)據(jù)，離層遙測監(jiān)測系 統(tǒng)收到位移數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)文件并進(jìn)行處理。處理時，按照技術(shù)方案中的第二步 驟進(jìn)行，處理過程如圖4所示，當(dāng)離層速度比率為0.6時發(fā)出報警。在處理過程中，可得到如圖2所示1#和2#離層傳感器的速度圖和圖3所 示的離層速度比率圖。從圖2可以看出，頂板冒落時頂板中部lft離層傳感器離層 速度19mm/h，而靠幫2tt離層傳感器離層速度僅為6mm/h;從圖3可以看出，頂板 冒落時頂板中部ltt離層傳感器和靠幫2井離層傳感器離層速度比率幾乎相等，均 在0.6左右。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然離層傳感器安裝位置不同，但最終監(jiān)測到的離 層速度比率幾乎相等，避免了因離層傳感器安設(shè)位置不同而對頂板冒落預(yù)警產(chǎn)生 影響，這充分驗(yàn)證了本預(yù)警方法的可靠性和科學(xué)性，能夠有效避免因監(jiān)測地點(diǎn)分 不同影響而預(yù)警結(jié)果的缺陷。
權(quán)利要求
1、一種井下采掘空間頂板離層的預(yù)警方法，其特征是，它包括以下步驟(1)在監(jiān)測地點(diǎn)打孔安裝自動讀數(shù)和存儲數(shù)據(jù)的離層傳感器，在地面安裝離層遙測監(jiān)測系統(tǒng)，離層傳感器每隔一定時間采集離層位移數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫x層遙測監(jiān)測系統(tǒng)存入相關(guān)數(shù)據(jù)文件；(2)對離層位移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及頂板離層冒落預(yù)警由離層遙測監(jiān)測系統(tǒng)對采集到的離層位移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體步驟為①對采集到的離層位移數(shù)據(jù)增量hn除以數(shù)據(jù)采集間隔時間m得到離層速度值vn，即vn＝hn/m；計(jì)算某一時刻離層速度比率λn，即
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下采掘空間頂板離層的預(yù)警方法，涉及煤礦回采工作面頂板和巷道頂板冒落的方法。它主要是采用離層速度比率λ_n作為預(yù)警指標(biāo)，判斷某一時刻離層速度比率是否超過極限離層速度比率來進(jìn)行預(yù)警。由于離層速度比率λ_n在同一巖層中不同的巷道位置是不變的，這樣可以避免在采掘空間內(nèi)因離層傳感器安設(shè)位置的不同而對頂板冒落預(yù)警的結(jié)果產(chǎn)生影響，確保在有可能發(fā)生離層區(qū)域的所有位置處進(jìn)行離層監(jiān)測預(yù)警的等價性，提高離層預(yù)報的準(zhǔn)確性。
文檔編號E21F17/18GK101240718SQ200810014369
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者譚云亮, 趙同彬 申請人:山東科技大學(xué)