顶板变形监测方法技术

本发明专利技术提供一种顶板变形监测方法，包括：根据待监测顶板所处工作面的水文数据，确定监测电极所在位置和不同监测电极之间的电极间距；根据监测电极所在位置确定每一监测电极周围设定区域内的导电体，选择导电体作为监测电极使用；将每一导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接；在工作面回采之前，实时通过电法监测装置监测每一导电体的初始电信号；在工作面回采过程中，实时通过电法监测装置监测每一导电体的工作电信号；根据每一导电体的工作电信号与初始电信号确定相应导电体所在位置的顶板是否破坏变形。以上方案，将工作面中已经存在的导电体当作监测电极使用，避免了钻孔施工和安装电极的麻烦，可以适用于回采长度较大的大型工作面。

【技术实现步骤摘要】
顶板变形监测方法
本专利技术涉及矿井水害防治
，具体地涉及一种顶板变形监测方法。
技术介绍
煤层顶板变形破坏自下而上可分为三个带：冒落带、裂隙带和弯曲变形带。冒落带和裂隙带具有良好的导水性，这两带如果发育至顶板含水层，就可能发生顶板突水事故。在煤矿领域，电法监测最早被用于岩爆和顶板冒落的预测、预报，随着适用于煤矿井下的电法监测设备的成功研制，矿井电法监测从早期的岩石破坏监测逐渐向水害监测发展，并取得了良好的效果。在顶板水害电法监测中，一般采用向顶板斜上方打深度数百米的钻孔并在钻孔中安装电极进行监测的方法。由于煤矿井下打钻成本较高，在钻孔中安装电极的难度也较大，该方法只能在较小范围内开展，无法大规模使用。对于回采长度达数千米同时受顶板水害威胁的大型工作面而言，在顶板钻孔中开展电阻率监测的方法显然并不适用。
技术实现思路
本专利技术实施例旨在提供一种顶板变形监测方法，将锚杆或锚索当作电极使用进行顶板水害监测，避免了钻孔施工和安装电极的麻烦，可以适用于回采长度较大的大型工作面。为此，本专利技术提供一种顶板变形监测方法，包括如下步骤：根据待监测顶板所处工作面的水文数据，确定监测电极所在位置和不同监测电极之间的电极间距，每一所述监测电极具有特定的电极编号；根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接；在工作面回采之前，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的初始电信号，每一所述导电体的导电体编号和初始电信号相关联；在工作面回采过程中，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的工作电信号，每一所述导电体的导电体编号和工作电信号相关联；根据每一所述导电体的工作电信号与初始电信号确定相应导电体所在位置的顶板是否破坏变形。可选地，上述的顶板变形监测方法中，还包括如下步骤：实时地对每一导电体的初始电信号和工作电信号进行三维电阻率反演处理，根据反演结果得到同一时间点的不同导电体电阻值的关系；根据不同时间点的不同导电体电阻值的关系得到顶板低阻区域的变化趋势，以得到水害监测结果。可选地，上述的顶板变形监测方法中，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中：所述导电体选择与巷道外帮距离最近的锚杆或锚索或锚网。可选地，上述的顶板变形监测方法中，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中：选定所述导电体后，断开所述导电体与其他导体之间的连接，去除导电体表层的铁锈。可选地，上述的顶板变形监测方法中，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中：选定所述导电体后，将所述导电体与电和万用表连接成测试回路，通过所述万用表测量所述导电体的导电参数，所述导电参数大于设定阈值时确定使用选定的所述导电体作为所述监测电极。可选地，上述的顶板变形监测方法中，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中，还包括：铺设带抽头的多通道监测线缆，将所述抽头中裸露的铜丝缠绕在所述导电体上，所述监测线缆的另一端与所述电法监测装置的输入端连接；通过绝缘组件将所述抽头与所述导电体的连接处进行加固和密封。可选地，上述的顶板变形监测方法中，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中，还包括：通过所述电法监测装置测量每一所述导电体的发射电流，所述导电体的发射电流超过电流阈值时，确定所述抽头与所述导电体连接正常。可选地，上述的顶板变形监测方法中，在工作面回采过程中，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的工作电信号，每一所述导电体的导电体编号和工作电信号相关联的步骤中，包括：所述电法监测装置对所述导电体进行分段式滚动监测，单个监测段沿回采推进方向覆盖长度与采空区的重叠的长度不超过当前监测段长度的一半。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的顶板变形监测方法中，将工作面中已经存在的导电体当作监测电极使用，避免了钻孔施工和安装电极的麻烦，可以适用于回采长度较大的大型工作面。另外，由于预设电极对于电极埋设深度的限制，会导致电极接收电信号的穿透深度有限，而通过本专利技术中的方案，由于直接采用工作面中的导电体作为电极，其具有较深的穿透深度，从而能够具有更宽泛的监测范围。附图说明图1为本专利技术一个实施例所述顶板变形监测方法的施工步骤图；图2为本专利技术一个实施例所述导电体和监测线缆连接示意图；图3a和图3b为本专利技术一个实施例所述回采过程中对导电体进行分段式滚动监测示意图。具体实施方式下面将结合附图进一步说明本专利技术实施例。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术中提供的以下实施例中的各个技术方案，除非彼此之间相互矛盾，否则不同技术方案之间可以相互组合，其中的技术特征可以相互替换。本实施例提供一种顶板变形监测方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤一：根据待监测顶板所处工作面的水文数据，确定监测电极所在位置和不同监测电极之间的电极间距，每一所述监测电极具有特定的电极编号；本步骤中，根据矿方提供的工作面平面图和水文地质资料，进行顶板水害电法监测施工方案设计，确定监测电极位置和电极间距，绘制施工设计图。根据井下可利用的施工环境，如附图2所示，监测电极一般设计于工作面巷道顶板1靠近巷道外帮2一侧，采用工作面透视的数据采集模式，在运输巷和回风巷分别布置监测电极。为了保证一个巷道发射、另一个巷道接收时可以获得稳定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶板变形监测方法，其特征在于，包括如下步骤：根据待监测顶板所处工作面的水文数据，确定监测电极所在位置和不同监测电极之间的电极间距，每一所述监测电极具有特定的电极编号；根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接；在工作面回采之前，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的初始电信号，每一所述导电体的导电体编号和初始电信号相关联；在工作面回采过程中，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的工作电信号，每一所述导电体的导电体编号和工作电信号相关联；根据每一所述导电体的工作电信号与初始电信号确定相应导电体所在位置的顶板是否破坏变形。

【技术特征摘要】
1.一种顶板变形监测方法，其特征在于，包括如下步骤：根据待监测顶板所处工作面的水文数据，确定监测电极所在位置和不同监测电极之间的电极间距，每一所述监测电极具有特定的电极编号；根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接；在工作面回采之前，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的初始电信号，每一所述导电体的导电体编号和初始电信号相关联；在工作面回采过程中，实时通过所述电法监测装置监测每一所述导电体的工作电信号，每一所述导电体的导电体编号和工作电信号相关联；根据每一所述导电体的工作电信号与初始电信号确定相应导电体所在位置的顶板是否破坏变形。2.根据权利要求1所述的顶板变形监测方法，其特征在于，还包括如下步骤：实时地对每一导电体的初始电信号和工作电信号进行三维电阻率反演处理，根据反演结果得到同一时间点的不同导电体电阻值的关系；根据不同时间点的不同导电体电阻值的关系得到顶板低阻区域的变化趋势，以得到水害监测结果。3.根据权利要求2所述的顶板变形监测方法，其特征在于，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中：所述导电体选择与巷道外帮距离最近的锚杆或锚索或锚网。4.根据权利要求3所述的顶板变形监测方法，其特征在于，根据所述监测电极所在位置确定每一所述监测电极周围设定区域内的导电体，选择所述导电体作为所述监测电极使用，每一所述导电体具有特定的导电体编号；将每一所述导电体的顶端与电法监测装置的输入端电连接的步骤中：选定所述导电体后，断开所述导电体与其他导体之间的连接，去除导电体表...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊哲，武福生，安世岗，屈世甲，赵美成，贺耀宜，李鹏，
申请(专利权)人：神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61