一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，具体包括以下步骤：S1、在井下两个顺槽向工作面内走向方向和斜向工作面顶板方向钻孔；S2、选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上；S3、所有摄像头数据线及供电线通过线束管连接到数据采集箱中；本发明专利技术涉及煤炭开采技术领域。该煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，通过视频数据中的钻孔在煤层开采过程中的破坏过程，观测裂隙的发育、扩展及钻孔的破坏过程，以分析钻孔破坏过程，结合力学数据模拟、测力锚杆、监测等手段，分析工作面顶板覆岩的破坏规律，具有可实时观测，为研究采场上覆岩层运动及矿压显现规律提供坚实基础。坚实基础。坚实基础。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法


[0001]本专利技术涉及煤炭开采
，具体为一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法。

技术介绍

[0002]西部煤炭资源赋存极其丰富，其中厚煤层资源储量和产量超过40％。因此，厚煤层煤炭资源的开采是实现煤矿高效的重点。厚煤层开采作业中常采用的工艺为大采高开采、放顶煤开采以及分层开采等，采煤工艺的选择与煤层的地质条件以及背景等密切相关。大采高一次采全高开采技术近年来发展迅速，适用于煤层厚度在3.5m～8m之间；因其开采产量大、产出率高、操作工艺简单，在我国西北矿区并取得了较好的开采效果。然而，大采髙工作面因一次采髙较大，易发生煤壁片帮、冒顶等问题。因此，如何控制大采髙工作面的稳定是工作面实现安全高效的保障。
[0003]大采髙工作面开采过程中出现的一系列剧烈矿山压力显现现象，与地质条件、开采工艺参数、支护强度等有直接关系，其本质源于对大采高工作面覆岩结构及矿压运动规律的认知程度以及所采取的采场控制技术。随着采煤技术的发展与机械设备的更新，关于大采高工作面矿压控制方面取得了丰硕的成果，但煤矿深部开采条件复杂，尤其是我国西部矿区的煤炭资源多数赋存于白垩纪与侏罗纪地层中，煤层顶底板多为泥岩、砂质泥岩以及泥砂岩互层等岩性。该类岩石物理力学性质最大特点为弱胶结性，造成其受开采扰动后自稳能力差。因此，对于深埋弱胶结地层与厚煤层赋存条件下开展大采高工艺，其工作面覆岩结构形态、覆岩运移、矿压显现、应力演化对采影响等关键问题亟需解决。
[0004]煤矿开采工作面顶板覆岩的破坏规律研究中目前主要通过钻孔窥视、钻孔电成像、开采数值模拟及相似模拟的方法，还没有真实可观测覆岩破坏过程的方法及手段。本专利技术通过在钻孔中布设多个视频摄像头的方法进行连续观测，观测钻孔在煤层开采过程中的破坏过程，观测裂隙的发育、扩展及钻孔的破坏过程，以达到可视化观测开采工作面顶板覆岩的破坏规律。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，解决了现有的钻孔窥视仪技术只能观测到片刻的画面，无法长时间进行实时观测，无法详细的体现顶板覆岩的变化规律，想要达到观测长期变化规律的目的，就需要每天利用窥视仪进行观测，在这期间会消耗大量的人力，导致工作效率大大降低的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1、在井下两个顺槽向工作面内走向方向和斜向工作面顶板方向钻孔；
[0008]S2、选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上；
[0009]S3、所有摄像头数据线及供电线通过线束管连接到数据采集箱中；
[0010]S4、安装时把带有摄像头的线束管部分装入钻孔中，直到钻孔端部，并孔口封堵，数据采集箱安装在距钻孔口处工作面后方30米以上的位置；
[0011]S5、在工作时收集视频数据并存储；
[0012]S6、把采集到的视频数据取出以分析钻孔破坏过程，通过多种手段，分析工作面顶板覆岩的破坏规律。
[0013]优选的，所述S1在井下两个顺槽向工作面内走向方向斜向工作面顶板方向钻孔的步骤中向工作面顶板方向钻孔30
‑
100m深，孔径100
‑
150mm。钻孔向工作面方向30度，与煤层夹角30度。
[0014]优选的，所述S2选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上的步骤中根据摄像头的性能，每1
‑
3米间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上，方向统一向线束管一端。
[0015]优选的，所述S3所有摄像头数据线及供电线通过线束管连接到数据采集箱中的步骤中根据数据的大小及监测的时间，选取不同的存储空间，控制及存储系统放置在具有隔爆功能的数据采集箱中。
[0016]优选的，所述S5在工作时收集视频数据并存储的步骤中当工作面回采到影响区时打开数据采集器，开始收集视频数据并存储；当工作面回采到钻孔后，直至钻孔完成破坏后数据采集器停止工作，把数据采集箱收回地面。
[0017]优选的，所述S6把采集到的视频数据取出以分析钻孔破坏过程，通过多种手段，分析工作面顶板覆岩的破坏规律的步骤中结合力学数据模拟、测力锚杆监测等手段，分析工作面顶板覆岩的破坏规律。
[0018]优选的，所述S2选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上的步骤中根据所需的摄像头性能选取合适的摄像头。
[0019]优选的，所述S2选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上的步骤中线束管设计成1
‑
2米一节连接在一起。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术提供了一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0022]该煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，根据摄像头的性能，每1
‑
3米间隔设置一个摄像头，所有摄像头均安装在一个线束管上，方向统一向线束管一端，所有摄像头数据线及供电线通过线束管连接到数据采集箱中，安装时把带有摄像头的线束管部分装入钻孔中，当工作面回采到影响区时打开数据采集器，开始收集视频数据并存储，等工作面回采到钻孔后，直至钻孔完成破坏后数据采集器停止工作，把数据采集箱收回地面，操作人员将采集到的视频数据取出，通过视频数据中的钻孔在煤层开采过程中的破坏过程，观测裂隙的发育、扩展及钻孔的破坏过程，以分析钻孔破坏过程，结合力学数据模拟、测力锚杆、监测等手段，分析工作面顶板覆岩的破坏规律，具有可实时观测，节省大量人力物力，为研究采场上覆岩层运动及矿压显现规律提供坚实基础。
附图说明
[0023]图1为本专利技术可视化监测方法的系统示意图；
[0024]图2为本专利技术观测钻孔布置及可视化观测系统布置平面示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0026]请参阅图1
‑
2，本专利技术提供一种技术方案：一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
[0027]S1、在井下两个顺槽向工作面内走向方向和斜向工作面顶板方向钻孔；
[0028]S2、选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上；
[0029]S3、所有摄像头数据线及供电线通过线束管连接到数据采集箱中；
[0030]S4、安装时把带有摄像头的线束管部分装入钻孔中，直到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、在井下两个顺槽向工作面内走向方向和斜向工作面顶板方向钻孔；S2、选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上；S3、所有摄像头数据线及供电线通过线束管连接到数据采集箱中；S4、安装时把带有摄像头的线束管部分装入钻孔中，直到钻孔端部，并孔口封堵，数据采集箱安装在距钻孔口处工作面后方30米以上的位置；S5、在工作时收集视频数据并存储；S6、把采集到的视频数据取出以分析钻孔破坏过程，通过多种手段，分析工作面顶板覆岩的破坏规律。2.根据权利要求1所述的一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，其特征在于：所述S1在井下两个顺槽向工作面内走向方向斜向工作面顶板方向钻孔的步骤中向工作面顶板方向钻孔30
‑
100m深，孔径100
‑
150mm。钻孔向工作面方向30度，与煤层夹角30度。3.根据权利要求1所述的一种煤矿开采工作面顶板覆岩破坏的可视化监测方法，其特征在于：所述S2选取合适的摄像头若干个，每一段间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上的步骤中根据摄像头的性能，每1
‑
3米间隔设置一个，所有摄像头安装在一个线束管上，方向统一向线束管一端。4.根据权利要求1所述的一种煤矿开采工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：李治祥，王福奇，吴军，王江宁，高潮，田斌，杨理，陈龙，李立功，赵凤，李均均，莫正虎，刘玉德，郭敬中，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：