一种基于高密度电法的底板突水预警方法技术

本发明专利技术涉及煤矿水情监测技术领域，尤其是涉及一种基于高密度电法的底板突水预警方法。该方法包括：根据矿井地质资料及钻孔测井资料建立底板层状地质模型，在工作面未开采前，对煤层底板岩层视电阻率值进行实测，获取在工作面底板岩层未受到采动干扰情况下的电阻率背景值；底板最小安全隔水层厚度确定；将突水预警等级划分三类不同的预警等级，包括：一般报警、严重报警和紧急报警，并制定对应的响应措施。本发明专利技术采用高密度电法监测手段，可以监测不同岩层富水状态电阻率变化特征，并基于底板低阻异常区的发育高度，进行预警阈值设置，达到实时报警的要求。

An early warning method of floor water inrush based on high density electrical method

【技术实现步骤摘要】
一种基于高密度电法的底板突水预警方法
本专利技术涉及煤矿水情监测
，尤其是涉及一种基于高密度电法的底板突水预警方法。
技术介绍
目前，国内煤矿水情监测系统主要对钻孔水位、矿井排水量以及水仓水位等进行实时监测，其功能与回采工作面突水危险的预警要求还有一定差距。还有为数不多的底板突水监测多以单因素或静态监测为主，仅对煤层底板的可疑地段进行定时定点监测，比如钻孔应力监测、钻孔水压监测等，不能实现对工作面底板全时空在线监测。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于高密度电法的底板突水预警方法，以解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种基于高密度电法的底板突水预警方法，包括：S1、根据矿井地质资料及钻孔测井资料建立底板层状地质模型，该底板层状地质模型包括煤层、底板最小安全隔水层、隔水层和奥灰层，在工作面未开采前，对煤层底板岩层视电阻率值进行实测，获取在工作面底板岩层未受到采动干扰情况下的电阻率背景值；S2、底板最小安全隔水层厚度确定，根据公式：式1中：Ts—突水系数，MPa/m；Ps—底板隔水层承受的水头压力，Mpa；h0—底板最小安全隔水层厚度，m；其中，式中的Ps的取值按照如下选择：1)、底板受构造破坏的地段Ps按0.06MPa/m计算；2)、隔水层完整无断裂构造破坏的地段Ps按0.1MPa/m计算；其中，式中的Ts的取值根据工作面区域地质资料确定；S3、将突水预警等级划分三类不同的预警等级，包括：一般报警、严重报警和紧急报警；所述一般报警等级的预警阈值h1满足：所述严重报警等级的预警阈值h2满足：所述紧急报警等级的预警阈值h3满足：h3＝M-h0式4；式2、式3、式4中：M为隔水层厚度，h0为底板最小安全隔水层厚度；在实际回采过程中,测试低阻区发育高度h，根据低阻区发育高度h的取值范围制定对应的响应措施，其中，当h≤h1时，表示：底板隔水层厚度完全达到安全生产要求，正常生产；当h1≤h＜h2时，表示：低阻富水区向上发育，但不影响底板的安全，仍能正常生产，但在回采过程中应关注电阻率异常区的变化；当h2≤h＜h3时，表示：含水构造或裂隙向上发育，但不影响底板的安全，仍能正常生产，但低阻区高度已逐渐接近最小安全隔水层厚度，此时应加强富含水构造或裂隙的观测，提前做好准备工作；当h≥h3时，表示：停止生产，采取治理措施。作为一种进一步的技术方案，根据开采前底板岩体视电阻率背景值以及岩体富水性的判别，采用高密度电法测试底板岩层视电阻率，对比采动前和采动后底板岩层电阻率的变化，判断底板承压水沿着底板岩层的上升高度，从而得到低阻区发育高度h。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术可以实现对工作面底板水情变化的全覆盖监测，克服以往监测手段的单点或局部监测的缺陷；(2)本专利技术可以实现对工作面底板水情变化的24小时动态监测，克服以往静态监测手段反应迟缓的弊端；(3)本专利技术采用高密度电法监测手段，可以监测不同岩层富水状态电阻率变化特征，并基于底板低阻异常区的发育高度，进行预警阈值设置，达到实时报警的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的底板层状地质模型的示意图；图2为本专利技术实施例提供的低阻区上升至底板下h1距离处示意图；图3为本专利技术实施例提供的低阻区上升至底板下h2距离处示意图；图4为本专利技术实施例提供的低阻区上升至最小安全隔水层厚度示意图。图标：1-煤层；2-底板最小安全隔水层；3-隔水层；4-奥灰层。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本实施例提供一种基于高密度电法的底板突水预警方法，包括：S1、根据矿井地质资料及钻孔测井资料建立底板层状地质模型，结合图1所示，该底板层状地质模型包括煤层1、底板最小安全隔水层2、隔水层3和奥灰层4，在工作面未开采前，对煤层底板岩层视电阻率值进行实测，获取在工作面底板岩层未受到采动干扰情况下的电阻率背景值(此时测试的电阻率值，为工作面没有开采前，底板岩层没有破坏时的底板岩层电阻率值，作为工作面开采后底板岩层破坏电阻值的背景值，或者称为初始值)；S2、根据国家煤矿安全监察局2018年印发《煤矿防治水细则》，计算回采工作面在不同地质条件下，底板最小安全隔水层厚度h0，底板最小安全隔水层厚度确定，根据公式：式1中：Ts—突水系数，MPa/m；Ps—底板隔水层承受的水头压力，Mpa；h0—底板最小安全隔水层厚度，m；其中，式中的Ps的取值按照如下选择：1)、底板受构造破坏的地段Ps按0.06MPa/m计算(构造发育块段取0.06MPa/m)；2)、隔水层完整无断裂构造破坏的地段Ps按0.1MPa/m计算(正常块段取0.1MPa/m)；其中，式中的Ts的取值根据工作面区域地质资料确定；S3、将突水预警等级划分三类不同的预警等级，包括：一般报警、严重报警和紧急报警；所述一般报警等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高密度电法的底板突水预警方法，其特征在于，包括：/nS1、根据矿井地质资料及钻孔测井资料建立底板层状地质模型，该底板层状地质模型包括煤层、底板最小安全隔水层、隔水层和奥灰层，在工作面未开采前，对煤层底板岩层视电阻率值进行实测，获取在工作面底板岩层未受到采动干扰情况下的电阻率背景值；/nS2、底板最小安全隔水层厚度确定，根据公式：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高密度电法的底板突水预警方法，其特征在于，包括：
S1、根据矿井地质资料及钻孔测井资料建立底板层状地质模型，该底板层状地质模型包括煤层、底板最小安全隔水层、隔水层和奥灰层，在工作面未开采前，对煤层底板岩层视电阻率值进行实测，获取在工作面底板岩层未受到采动干扰情况下的电阻率背景值；
S2、底板最小安全隔水层厚度确定，根据公式：



式1中：Ts—突水系数，MPa/m；
Ps—底板隔水层承受的水头压力，Mpa；
h0—底板最小安全隔水层厚度，m；
其中，式中的Ps的取值按照如下选择：
1)、底板受构造破坏的地段Ps按0.06MPa/m计算；
2)、隔水层完整无断裂构造破坏的地段Ps按0.1MPa/m计算；
其中，式中的Ts的取值根据工作面区域地质资料确定；
S3、将突水预警等级划分三类不同的预警等级，包括：一般报警、严重报警和紧急报警；
所述一般报警等级的预警阈值h1满足：
所述严重报警等级的预警阈值h2满足：
所述紧急报警等级...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海涛，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：河北;13