一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法技术

本发明专利技术属于矿山地质监测技术领域，尤其涉及一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，包括以下步骤：S1、钻监测孔，监测孔先后穿过松散砂土层以及多个相互间隔设置的隔水层和含水层；S2、将若干数据采集光纤穿入监测孔的孔底，若干数据采集光纤上套设有若干柔性阻水塞；S3、注浆，在松散砂土层内设置封堵层，在隔水层内设置第二浆料层，在含水层内设置第三浆料层，柔性阻水塞位于相邻的第二浆料层与第三浆料层之间；S4、将若干数据采集光纤穿出封堵层的一端与地面监测系统信号连接。本发明专利技术在岩层应力应变监测的基础上，实现孔内渗透水压和水温的监测，缩减了时间和经济成本负面效应，实现钻孔综合监测各项岩土层指标参数。实现钻孔综合监测各项岩土层指标参数。实现钻孔综合监测各项岩土层指标参数。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法


[0001]本专利技术属于矿山地质监测
，尤其涉及一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法。

技术介绍

[0002]目前矿山地下岩土层的地质信息获取方法常采用钻孔内布设精度和灵敏性高的监测设备，以此来动态监测人类采掘工程活动影响下的岩土层沉降变形、地下水位波动及含水层水压等。不同类型岩土层组成地下空间结构体使得对地下岩土层的研究变得复杂。由于受地层结构的制约影响，现阶段围绕矿山岩土层动态监测未能做到钻孔全方面集成监测各项动态指标，单个钻孔只能实现对地下煤层采动导致岩土层的应力应变或渗透水压，难以实现监测钻孔利用效率最大化。倘若要获取岩土层更多的地质信息，势必要在研究区内增补钻孔，这样直接导致项目工程造价和工期增加，影响后期矿井生产接替计划。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，以解决上述问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，包括以下步骤：
[0006]S1、钻监测孔，所述监测孔先后穿过松散砂土层以及多个相互间隔设置的隔水层和含水层；
[0007]S2、将若干数据采集光纤穿入所述监测孔的孔底，若干所述数据采集光纤上套设有若干柔性阻水塞；
[0008]S3、注浆，在所述松散砂土层内设置封堵层，在所述隔水层内设置第二浆料层，在所述含水层内设置第三浆料层，所述柔性阻水塞位于相邻的所述第二浆料层与所述第三浆料层之间；
[0009]S4、将若干所述数据采集光纤穿出所述封堵层的一端与地面监测系统信号连接。
[0010]优选的，在所述步骤S2中，若干所述数据采集光纤位于所述监测孔孔底的一端均固接在配重导头上。
[0011]优选的，在所述步骤S3中，所述封堵层包括粘土填充层，所述第二浆料层包括活化粉煤灰水泥砂浆层，所述第三浆料层包括透水水泥砂浆层。
[0012]优选的，在所述步骤S3中，所述活化粉煤灰水泥砂浆层的注浆过程包括如下步骤：
[0013]S31、将第一注浆管竖直伸入位于所述监测孔孔底的所述隔水层内；
[0014]S32、将所述第一注浆管与注浆装置连通，通过所述第一注浆管将活化粉煤灰水泥砂浆通入所述隔水层内，注浆的同时向上提升所述第一注浆管；
[0015]S33、注浆完成，活化粉煤灰水泥砂浆在所述隔水层内形成所述活化粉煤灰水泥砂浆层，在所述活化粉煤灰水泥砂浆层的上方装设所述柔性阻水塞，将所述第一注浆管提升
至相邻的另一所述隔水层内，待所述活化粉煤灰水泥砂浆层初凝后，准备在所述含水层内注入所述透水水泥砂浆层。
[0016]优选的，在所述步骤S3中，所述透水水泥砂浆层的注浆过程包括如下步骤：
[0017]S34、将第二注浆管竖直伸入靠近所述监测孔孔底的所述含水层内；
[0018]S35、将所述第二注浆管与所述注浆装置连通，通过所述第二注浆管将透水水泥砂浆通入所述含水层内，注浆的同时向上提升所述第二注浆管；
[0019]S36、注浆完成，透水水泥砂浆在所述含水层内形成所述透水水泥砂浆层，在所述透水水泥砂浆层的上方装设所述柔性阻水塞，将所述第二注浆管提升至相邻的另一所述含水层内，待所述透水水泥砂浆层初凝后，重复步骤S31
‑
S36，直至若干所述隔水层与若干所述含水层全部注浆完成；
[0020]S37、在所述松散砂土层内填充所述粘土填充层。
[0021]优选的，若干所述数据采集光纤包括应力应变光纤、带有渗压计的光栅光纤以及带有温度计的光栅光纤，所述应力应变光纤、所述带有渗压计的光栅光纤以及所述带有温度计的光栅光纤的一端均与所述配重导头固接；
[0022]所述地面监测系统包括与所述应力应变光纤、所述带有渗压计的光栅光纤以及所述带有温度计的光栅光纤信号连接的信号调制解调仪，所述信号调制解调仪信号连接有终端数据存储计算机。
[0023]优选的，所述注浆装置包括：水泥砂浆搅拌桶，所述水泥砂浆搅拌桶连通有注浆泵的进口，所述注浆泵的出口连通有地面注浆管，所述注浆泵的出口设置有注浆压力表，所述地面注浆管与所述第二注浆管或者所述第一注浆管连通。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0025]本专利技术通过对煤层采动期间多层覆岩变形及含水层渗透水压、水温等不同物理参数的综合集成监测，克服了单一钻孔只能监测一个地层参数指标的缺点。同时向监测孔内注浆可以提高光栅光纤与岩层耦合性，降低了监测数值的误差。柔性阻水塞不仅可以起到隔水效果，同时在灌注水泥砂浆期间保护下层已注段顶部不受直接冲击导致已注入的浆层损伤破坏。隔水层与含水层注入不同的浆层，含水层注入第三浆料层，第三浆料层保证了注浆后含水层不会被封堵而出现不连续性，在岩层应力应变监测的基础上，实现孔内渗透水压和水温的同步监测，缩减了时间和经济成本负面效应，实现钻孔综合监测各项岩土层指标参数，做到“一孔多用”。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0027]图1为本专利技术监测孔结构以及第一层隔水层注浆时的示意图；
[0028]图2为本专利技术第一层含水层注浆时的示意图；
[0029]图3为本专利技术监测孔整孔注浆以及地面监测系统的示意图；
[0030]图4为本专利技术中柔性阻水塞的俯视图；
[0031]其中，1、无缝护孔钢套管；2、应力应变光纤；3、带有渗压计的光栅光纤；4、带有温度计的光栅光纤；5、粘土填充层；6、监测孔；7、松散砂土层；8、隔水层；9、含水层；10、渗压传感器；11、柔性阻水塞；12、温度传感器；13、活化粉煤灰水泥砂浆层；14、透水水泥砂浆层；15、煤层；16、配重导头；17、第一注浆管；18、第二注浆管；19、注浆压力表；20、注浆泵；21、地面注浆管；22、水泥砂浆搅拌桶；23、清水桶；25、防水机柜；26、信号调制解调仪；27、终端数据存储计算机。
具体实施方式
[0032]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。
[0033]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0034]参照图1至图4，本专利技术公开了一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，包括以下步骤：
[0035]S1、钻监测孔6，监测孔6先后穿过松散砂土层7以及多个相互间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、钻监测孔(6)，所述监测孔(6)先后穿过松散砂土层(7)以及多个相互间隔设置的隔水层(8)和含水层(9)；S2、将若干数据采集光纤穿入所述监测孔(6)的孔底，若干所述数据采集光纤上套设有若干柔性阻水塞(11)；S3、注浆，在所述松散砂土层(7)内设置封堵层，在所述隔水层(8)内设置第二浆料层，在所述含水层(9)内设置第三浆料层，所述柔性阻水塞(11)位于相邻的所述第二浆料层与所述第三浆料层之间；S4、将若干所述数据采集光纤穿出所述封堵层的一端与地面监测系统信号连接。2.根据权利要求1所述的一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，其特征在于：在所述步骤S2中，若干所述数据采集光纤位于所述监测孔(6)孔底的一端均固接在配重导头(16)上。3.根据权利要求1所述的一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述封堵层包括粘土填充层(5)，所述第二浆料层包括活化粉煤灰水泥砂浆层(13)，所述第三浆料层包括透水水泥砂浆层(14)。4.根据权利要求3所述的一种钻孔分层监测地层多物理场信息的方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述活化粉煤灰水泥砂浆层(13)的注浆过程包括如下步骤：S31、将第一注浆管(17)竖直伸入位于所述监测孔(6)孔底的所述隔水层(8)内；S32、将所述第一注浆管(17)与注浆装置连通，通过所述第一注浆管(17)将活化粉煤灰水泥砂浆通入所述隔水层(8)内，注浆的同时向上提升所述第一注浆管(17)；S33、注浆完成，活化粉煤灰水泥砂浆在所述隔水层(8)内形成所述活化粉煤灰水泥砂浆层(13)，在所述活化粉煤灰水泥砂浆层(13)的上方装设所述柔性阻水塞(11)，将所述第一注浆管(17)提升至相邻的另一所述隔水层(8)内，待所述活化粉煤灰水泥砂浆层(13)初凝后，准备在所述含水层(9)内注入所述透水水泥砂浆层(14)。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文平，朱敬忠，陆庆刚，赵立国，王启庆，杨志，李梁宁，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：