一種礦井地下水庫的安全監控方法

2023-07-13 03:32:21

專利名稱：一種礦井地下水庫的安全監控方法
技術領域：
本發明涉及一種安全監控方法，尤其涉及一種礦井地下水庫的安全監控方法。
背景技術：
我國西部地區賦存著豐富的煤炭資源，但水資源匱乏，水資源短缺對西部經濟發展和人民生活的改善構成了嚴重威脅。煤炭開採過程中會產生礦井水，平均每開採一頓煤需要排放2噸廢水，但是目前礦井地下水仍以抽排到地面為主，由於水資源利用的季節性等因素，造成水資源的極大浪費，加劇當地供給的失衡，同時，目前對礦井水懸浮物及水質的處理方法大多仍是在礦井水由井下排放在地面進行處理，也容易造成二次汙染。這樣的技術使得礦區用水及周邊區域用水緊張的進一步惡化，嚴重地制約了礦區的正常生產，不利於資源與環境的協調發展。為了解決上述問題，礦區通常會建立地下水庫來儲存礦井地下水，礦井地下水庫可在煤炭開採過程中形成，並且煤炭開採過程中無需將水抽出，降低採煤能耗，實現保水開採，礦井地下水庫還解決了礦區水資源供給季節性失衡的問題，避免礦井地下水的流失及二次汙染，有助於生態環境的恢復。但是當地下水庫儲存過量的地下水時，造成水壓力增大，當水壓超過地下水庫巖體的阻水承受能力時，使巖體產生導水裂隙，導致發生突水安全事故，因此實有必要對礦井地下水庫進行安全監控來合理調配礦井地下水資源。

發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種礦井地下水庫的安全監控方法，其能夠實時監控礦井地下水庫的運行，減少安全隱患。本發明的技術目的通過下述技術方案實現I、一種礦井地下水庫的安全監控方法該方法包括下述步驟步驟①採集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強度和滲透參數；步驟②選擇抗壓強度小於所述抗壓強度設定值的位置作為第一安全監測點，選擇所述滲透參數大於滲透參數設定值的位置作為第二安全監測點；步驟③在所述第一安全監測點和第二安全監測點上設置用於測定巖體應力的壓力傳感器和用於測定滲透參數的滲流傳感器；步驟④當監測巖體的滲透參數達到滲透參數報警值時發出報警，當監測到所述巖體應力達到抗壓強度設定值時發出報警。進一步地，其特徵在於，選擇所採集抗壓強度中的最大值作為最大抗壓強度，將所述最大抗壓強度與安全係數的乘積作為所述抗壓強度設定值。進一步地，所述安全係數為O. 6-0. 8。進一步地，所述安全係數為O. 6。進一步地,所述滲透參數包括滲透係數或單位湧水量。進一步地，所述滲透參數設定值包括滲透係數設定值或單位湧水量設定值，所述滲透係數設定值為O. 01，所述單位湧水量設定值為O. OOSLfnT1。進一步地，步驟①中，利用地球物理勘探或者鑽孔勘探方式採集所述抗壓強度和滲透參數。
進一步地，步驟④中，所述滲透參數報警值包括滲透係數報警值或單位湧水量報警值。進一步地，所述滲透係數報警值為I，所述單位湧水量報警值為O. ILiT1nT1。本發明通過在礦井地下水庫的巖體上設置傳感器，實現了對地下水庫的抗壓性能和防滲性能進行動態實時監控，排出安全隱患，有效地防止發生突水事故，從而保障礦井地下水庫的安全穩定運行。


圖I是本發明一種優選的礦井地下水庫的安全監控方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的一個優選實施例做詳細描述。如圖I所示，本發明提供了一種礦井地下水庫的安全監控方法，該方法包括下述步驟步驟①採集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強度和滲透參數，本發明可在礦井地下水庫進行全範圍勘探，也可以優選地集中在臨近巷道的地下水庫斷面進行勘探，本發明可以利用地球物理勘探或者鑽孔勘探方式採集所述抗壓強度和滲透參數，優選地，通過地球物理勘探隊該水庫進行全範圍勘探，再輔助以鑽孔勘探對臨近巷道的地下水庫斷面進行集中勘探。本發明的滲透參數優選地包括滲透係數或單位湧水量，當然，選擇勘探抗壓強度、滲透係數和單位湧水量等參數只是本發明的一種優選方案，本發明還可以根據水庫的實際地質條件選擇其它勘探參數，此處不再贅述。步驟②選擇抗壓強度小於所述抗壓強度設定值的位置作為第一安全監測點，優選地，本發明選擇所採集抗壓強度中的最大值作為最大抗壓強度，將所述最大抗壓強度與安全係數的乘積作為所述抗壓強度設定值，為了保證礦井地下水庫的巖體能夠承受礦井水所產生的壓力，本發明的安全係數優選地為O. 6-0. 8，更優選地，所述安全係數為O. 6。當然，上述安全係數的選擇只是本發明的一種優選方案，本發明還可以根據實際礦井地下水庫的環境選擇適合的安全係數。本發明選擇所述滲透參數大於滲透參數設定值的位置作為第二安全監測點，本發明的滲透參數包括滲透係數或單位湧水量，相應地，所述滲透參數設定值包括滲透係數設定值或單位湧水量設定值，作為本發明的一種優選方案，所述滲透係數設定值為0.01，所述單位湧水量設定值為O. OOSLsV1.,為了提高水庫的安全監控範圍，本發明也可以選擇小於
O.01的值作為滲透係數設定值，或者選擇小於O. OOSLs-V1的值作為單位湧水量設定值，例如設置所述滲透係數設定值為0. 008，所述單位湧水量設定值為0. OCMLfnT1。步驟③在所述第一安全監測點和第二安全監測點上設置用於測定巖體應力壓力傳感器和用於測定滲透參數的滲流傳感器，所述壓力傳感器和滲流傳感器只是本發明的一種優選方案，本發明還可以在第一安全監測點和第二安全監測點設置其它用於測定巖體應力和滲透參數的傳感器，例如位移傳感器、流量傳感器、光纖傳感器。步驟④當滲流傳感器監測巖體的滲透參數達到滲透參數報警值時發出報警，當壓力傳感器監測到所述巖體應力達到所述抗壓強度設定值時發出報警。本實施例的滲透參數報警值優選地包括滲透係數報警值或單位湧水量報警值，所述滲透係數報警值為1，所述單位湧水量報警值為O. ILs-1HT1,當然，為了提高水庫的安全性，本發明還可以適當降低滲透係數報警值或者單位湧水量報警值，例如設置所述滲透係數報警值為O. 8，所述單位湧水量報警值為O. OSLs-V1。下面以神華集團神東礦區大柳塔礦地下水庫為實施例對本發明礦井地下水庫的安全監控方法作進一步描述，其中，大柳塔礦2-2煤層六盤區水庫長1500m，寬600m，上覆基巖冒落帶高度10m，估算地下水庫空間範圍為9X106m3。步驟①利用地球物理勘探對礦井地下水庫進行全範圍勘探，輔助以鑽孔勘探對臨近巷道的地下水庫斷面進行勘探，勘探採集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強度和滲透參數，所述滲透參數包括滲透係數或單位湧水量。步驟②經地球物理勘探測得該水庫的最大抗壓強度為4Mpa，優選地選取安全係數O. 6，將所述最大抗壓強度與安全係數的乘積作為所述抗壓強度設定值，即該水庫的抗壓強度設定值為2. 4Mpa，選擇抗壓強度小於2. 4Mpa的位置作為第一安全監測點。當然，為了提高水庫監測的安全性，本實施例也可以選擇較高的安全係數O. 8，那麼，將最大抗壓強度4Mpa乘以安全係數O. 8就可以等到所述抗壓強度設定值3. 2Mpa，即本實施例也可以將抗壓強度小於3. 2Mpa的位置作為第一安全監測點。本實施例還選擇滲透係數大於O. 01或者單位湧水量大於O. 005Ls_1m_1的位置作為第二安全監測點。步驟③經過步驟②的篩選，在大柳塔礦2-2煤層六盤區水庫中選取了 20個滿足要求的安全監測點，在這20個安全監測點上設置用於測定巖體應力的壓力傳感器和用於測定滲透參數的滲流傳感器。步驟④所述傳感器對所述安全監測點進行實時動態監控當監測巖體的滲透係數達到1，或者單位湧水量達到O. ILs-1HT1,或者巖體應力達到2. 4Mpa時發出報警信號。綜上，本發明在對礦井地下水庫的勘察，了解巖體結構性能等參數的基礎上，在巖體結構薄弱位置設置傳感器，通過傳感器傳輸對礦井地下水庫進行動態監測，實時掌握地下水庫的運行情況，消除安全隱患，避免發生突水事故，為保障礦井地下水庫的安全運行提供科學合理的方法。上述實施例僅供說明本發明之用，而並非是對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同技術方案也應屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由各權利要求限定。
權利要求
1.一種礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，該方法包括下述步驟步驟①採集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強度和滲透參數；步驟②選擇抗壓強度小於所述抗壓強度設定值的位置作為第一安全監測點，選擇所述滲透參數大於滲透參數設定值的位置作為第二安全監測點；步驟③在所述第一安全監測點和第二安全監測點上設置用於測定巖體應力的壓力傳感器和用於測定滲透參數的滲流傳感器；步驟④當監測巖體的滲透參數達到滲透參數報警值時發出報警，當監測到所述巖體應力達到抗壓強度設定值時發出報警。
2.根據權利要求I所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，選擇所採集抗壓強度中的最大值作為最大抗壓強度，將所述最大抗壓強度與安全係數的乘積作為所述抗壓強度設定值。
3.根據權利要求2所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，所述安全係數為 O. 6-0. 8。
4.根據權利要求3所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，所述安全係數為 O. 6。
5.根據權利要求I所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，所述滲透參數包括滲透係數或單位湧水量。
6.根據權利要求I所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，所述滲透參數設定值包括滲透係數設定值或單位湧水量設定值，所述滲透係數設定值為0.01，所述單位湧水量設定值為O. OOSLs-1Iir1。
7.根據權利要求I所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，步驟①中，利用地球物理勘探或者鑽孔勘探方式採集所述抗壓強度和滲透參數。
8.根據權利要求I所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，步驟④中，所述滲透參數報警值包括滲透係數報警值或單位湧水量報警值。
9.根據權利要求8所述的礦井地下水庫的安全監控方法，其特徵在於，所述滲透係數報警值為I，所述單位湧水量報警值為O. ILs-1HT1t全文摘要
本發明公開了一種礦井地下水庫的安全監控方法，該方法包括步驟①採集礦井地下水庫巖體的抗壓強度和滲透參數；步驟②選擇抗壓強度小於抗壓強度設定值的位置作為第一安全監測點，選擇滲透參數大於滲透參數設定值的位置作為第二安全監測點；步驟③在第一安全監測點和第二安全監測點上設置用於測定巖體應力的壓力傳感器和用於測定滲透參數的滲流傳感器；步驟④當監測巖體的滲透參數達到滲透參數報警值或者巖體應力達到抗壓強度設定值時發出報警。本發明通過在礦井地下水庫的巖體上設置傳感器，實現對地下水庫的抗壓性能和防滲性能進行動態實時監控，排出安全隱患，有效地防止發生突水事故，從而保障礦井地下水庫的安全穩定運行。
文檔編號E21F17/18GK102913287SQ20121047332
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者顧大釗 申請人:中國神華能源股份有限公司