專利名稱：一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全監(jiān)控方法，尤其涉及一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
我國西部地區(qū)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(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的改善構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。煤炭開采過程中會產(chǎn)生礦井水，平均每開采一頓煤需要排放2噸廢水，但是目前礦井地下水仍以抽排到地面為主，由于水資源利用的季節(jié)性等因素，造成水資源的極大浪費，加劇當(dāng)?shù)毓┙o的失衡，同時，目前對礦井水懸浮物及水質(zhì)的處理方法大多仍是在礦井水由井下排放在地面進(jìn)行處理，也容易造成二次污染。這樣的技術(shù)使得礦區(qū)用水及周邊區(qū)域用水緊張的進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重地制約了礦區(qū)的正常生產(chǎn)，不利于資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。為了解決上述問題，礦區(qū)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采過程中形成，并且煤炭開采過程中無需將水抽出，降低采煤能耗，實現(xiàn)保水開采，礦井地下水庫還解決了礦區(qū)水資源供給季節(jié)性失衡的問題，避免礦井地下水的流失及二次污染，有助于生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。但是當(dāng)?shù)叵滤畮靸Υ孢^量的地下水時，造成水壓力增大，當(dāng)水壓超過地下水庫巖體的阻水承受能力時，使巖體產(chǎn)生導(dǎo)水裂隙，導(dǎo)致發(fā)生突水安全事故，因此實有必要對礦井地下水庫進(jìn)行安全監(jiān)控來合理調(diào)配礦井地下水資源。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其能夠?qū)崟r監(jiān)控礦井地下水庫的運行，減少安全隱患。本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)I、一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法該方法包括下述步驟步驟①采集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)；步驟②選擇抗壓強(qiáng)度小于所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值的位置作為第一安全監(jiān)測點，選擇所述滲透參數(shù)大于滲透參數(shù)設(shè)定值的位置作為第二安全監(jiān)測點；步驟③在所述第一安全監(jiān)測點和第二安全監(jiān)測點上設(shè)置用于測定巖體應(yīng)力的壓力傳感器和用于測定滲透參數(shù)的滲流傳感器；步驟④當(dāng)監(jiān)測巖體的滲透參數(shù)達(dá)到滲透參數(shù)報警值時發(fā)出報警，當(dāng)監(jiān)測到所述巖體應(yīng)力達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)定值時發(fā)出報警。進(jìn)一步地，其特征在于，選擇所采集抗壓強(qiáng)度中的最大值作為最大抗壓強(qiáng)度，將所述最大抗壓強(qiáng)度與安全系數(shù)的乘積作為所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值。進(jìn)一步地，所述安全系數(shù)為O. 6-0. 8。進(jìn)一步地，所述安全系數(shù)為O. 6。進(jìn)一步地,所述滲透參數(shù)包括滲透系數(shù)或單位涌水量。進(jìn)一步地，所述滲透參數(shù)設(shè)定值包括滲透系數(shù)設(shè)定值或單位涌水量設(shè)定值，所述滲透系數(shù)設(shè)定值為O. 01，所述單位涌水量設(shè)定值為O. OOSLfnT1。進(jìn)一步地，步驟①中，利用地球物理勘探或者鉆孔勘探方式采集所述抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)。
進(jìn)一步地，步驟④中，所述滲透參數(shù)報警值包括滲透系數(shù)報警值或單位涌水量報警值。進(jìn)一步地，所述滲透系數(shù)報警值為I，所述單位涌水量報警值為O. ILiT1nT1。本發(fā)明通過在礦井地下水庫的巖體上設(shè)置傳感器，實現(xiàn)了對地下水庫的抗壓性能和防滲性能進(jìn)行動態(tài)實時監(jiān)控，排出安全隱患，有效地防止發(fā)生突水事故，從而保障礦井地下水庫的安全穩(wěn)定運行。


圖I是本發(fā)明一種優(yōu)選的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例做詳細(xì)描述。如圖I所示，本發(fā)明提供了一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，該方法包括下述步驟步驟①采集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)，本發(fā)明可在礦井地下水庫進(jìn)行全范圍勘探，也可以優(yōu)選地集中在臨近巷道的地下水庫斷面進(jìn)行勘探，本發(fā)明可以利用地球物理勘探或者鉆孔勘探方式采集所述抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)，優(yōu)選地，通過地球物理勘探隊該水庫進(jìn)行全范圍勘探，再輔助以鉆孔勘探對臨近巷道的地下水庫斷面進(jìn)行集中勘探。本發(fā)明的滲透參數(shù)優(yōu)選地包括滲透系數(shù)或單位涌水量，當(dāng)然，選擇勘探抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)和單位涌水量等參數(shù)只是本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以根據(jù)水庫的實際地質(zhì)條件選擇其它勘探參數(shù)，此處不再贅述。步驟②選擇抗壓強(qiáng)度小于所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值的位置作為第一安全監(jiān)測點，優(yōu)選地，本發(fā)明選擇所采集抗壓強(qiáng)度中的最大值作為最大抗壓強(qiáng)度，將所述最大抗壓強(qiáng)度與安全系數(shù)的乘積作為所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值，為了保證礦井地下水庫的巖體能夠承受礦井水所產(chǎn)生的壓力，本發(fā)明的安全系數(shù)優(yōu)選地為O. 6-0. 8，更優(yōu)選地，所述安全系數(shù)為O. 6。當(dāng)然，上述安全系數(shù)的選擇只是本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以根據(jù)實際礦井地下水庫的環(huán)境選擇適合的安全系數(shù)。本發(fā)明選擇所述滲透參數(shù)大于滲透參數(shù)設(shè)定值的位置作為第二安全監(jiān)測點，本發(fā)明的滲透參數(shù)包括滲透系數(shù)或單位涌水量，相應(yīng)地，所述滲透參數(shù)設(shè)定值包括滲透系數(shù)設(shè)定值或單位涌水量設(shè)定值，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述滲透系數(shù)設(shè)定值為0.01，所述單位涌水量設(shè)定值為O. OOSLsV1.,為了提高水庫的安全監(jiān)控范圍，本發(fā)明也可以選擇小于
O.01的值作為滲透系數(shù)設(shè)定值，或者選擇小于O. OOSLs-V1的值作為單位涌水量設(shè)定值，例如設(shè)置所述滲透系數(shù)設(shè)定值為0. 008，所述單位涌水量設(shè)定值為0. OCMLfnT1。步驟③在所述第一安全監(jiān)測點和第二安全監(jiān)測點上設(shè)置用于測定巖體應(yīng)力壓力傳感器和用于測定滲透參數(shù)的滲流傳感器，所述壓力傳感器和滲流傳感器只是本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以在第一安全監(jiān)測點和第二安全監(jiān)測點設(shè)置其它用于測定巖體應(yīng)力和滲透參數(shù)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(dāng)滲流傳感器監(jiān)測巖體的滲透參數(shù)達(dá)到滲透參數(shù)報警值時發(fā)出報警，當(dāng)壓力傳感器監(jiān)測到所述巖體應(yīng)力達(dá)到所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值時發(fā)出報警。本實施例的滲透參數(shù)報警值優(yōu)選地包括滲透系數(shù)報警值或單位涌水量報警值，所述滲透系數(shù)報警值為1，所述單位涌水量報警值為O. ILs-1HT1,當(dāng)然，為了提高水庫的安全性，本發(fā)明還可以適當(dāng)降低滲透系數(shù)報警值或者單位涌水量報警值，例如設(shè)置所述滲透系數(shù)報警值為O. 8，所述單位涌水量報警值為O. OSLs-V1。下面以神華集團(tuán)神東礦區(qū)大柳塔礦地下水庫為實施例對本發(fā)明礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法作進(jìn)一步描述，其中，大柳塔礦2-2煤層六盤區(qū)水庫長1500m，寬600m，上覆基巖冒落帶高度10m，估算地下水庫空間范圍為9X106m3。步驟①利用地球物理勘探對礦井地下水庫進(jìn)行全范圍勘探，輔助以鉆孔勘探對臨近巷道的地下水庫斷面進(jìn)行勘探，勘探采集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)，所述滲透參數(shù)包括滲透系數(shù)或單位涌水量。步驟②經(jīng)地球物理勘探測得該水庫的最大抗壓強(qiáng)度為4Mpa，優(yōu)選地選取安全系數(shù)O. 6，將所述最大抗壓強(qiáng)度與安全系數(shù)的乘積作為所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值，即該水庫的抗壓強(qiáng)度設(shè)定值為2. 4Mpa，選擇抗壓強(qiáng)度小于2. 4Mpa的位置作為第一安全監(jiān)測點。當(dāng)然，為了提高水庫監(jiān)測的安全性，本實施例也可以選擇較高的安全系數(shù)O. 8，那么，將最大抗壓強(qiáng)度4Mpa乘以安全系數(shù)O. 8就可以等到所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值3. 2Mpa，即本實施例也可以將抗壓強(qiáng)度小于3. 2Mpa的位置作為第一安全監(jiān)測點。本實施例還選擇滲透系數(shù)大于O. 01或者單位涌水量大于O. 005Ls_1m_1的位置作為第二安全監(jiān)測點。步驟③經(jīng)過步驟②的篩選，在大柳塔礦2-2煤層六盤區(qū)水庫中選取了 20個滿足要求的安全監(jiān)測點，在這20個安全監(jiān)測點上設(shè)置用于測定巖體應(yīng)力的壓力傳感器和用于測定滲透參數(shù)的滲流傳感器。步驟④所述傳感器對所述安全監(jiān)測點進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控當(dāng)監(jiān)測巖體的滲透系數(shù)達(dá)到1，或者單位涌水量達(dá)到O. ILs-1HT1,或者巖體應(yīng)力達(dá)到2. 4Mpa時發(fā)出報警信號。綜上，本發(fā)明在對礦井地下水庫的勘察，了解巖體結(jié)構(gòu)性能等參數(shù)的基礎(chǔ)上，在巖體結(jié)構(gòu)薄弱位置設(shè)置傳感器，通過傳感器傳輸對礦井地下水庫進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，實時掌握地下水庫的運行情況，消除安全隱患，避免發(fā)生突水事故，為保障礦井地下水庫的安全運行提供科學(xué)合理的方法。上述實施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，該方法包括下述步驟步驟①采集所述礦井地下水庫巖體的抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)；步驟②選擇抗壓強(qiáng)度小于所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值的位置作為第一安全監(jiān)測點，選擇所述滲透參數(shù)大于滲透參數(shù)設(shè)定值的位置作為第二安全監(jiān)測點；步驟③在所述第一安全監(jiān)測點和第二安全監(jiān)測點上設(shè)置用于測定巖體應(yīng)力的壓力傳感器和用于測定滲透參數(shù)的滲流傳感器；步驟④當(dāng)監(jiān)測巖體的滲透參數(shù)達(dá)到滲透參數(shù)報警值時發(fā)出報警，當(dāng)監(jiān)測到所述巖體應(yīng)力達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)定值時發(fā)出報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，選擇所采集抗壓強(qiáng)度中的最大值作為最大抗壓強(qiáng)度，將所述最大抗壓強(qiáng)度與安全系數(shù)的乘積作為所述抗壓強(qiáng)度設(shè)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，所述安全系數(shù)為 O. 6-0. 8。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，所述安全系數(shù)為 O. 6。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，所述滲透參數(shù)包括滲透系數(shù)或單位涌水量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，所述滲透參數(shù)設(shè)定值包括滲透系數(shù)設(shè)定值或單位涌水量設(shè)定值，所述滲透系數(shù)設(shè)定值為0.01，所述單位涌水量設(shè)定值為O. OOSLs-1Iir1。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，步驟①中，利用地球物理勘探或者鉆孔勘探方式采集所述抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，步驟④中，所述滲透參數(shù)報警值包括滲透系數(shù)報警值或單位涌水量報警值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，其特征在于，所述滲透系數(shù)報警值為I，所述單位涌水量報警值為O. ILs-1HT1t全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦井地下水庫的安全監(jiān)控方法，該方法包括步驟①采集礦井地下水庫巖體的抗壓強(qiáng)度和滲透參數(shù)；步驟②選擇抗壓強(qiáng)度小于抗壓強(qiáng)度設(shè)定值的位置作為第一安全監(jiān)測點，選擇滲透參數(shù)大于滲透參數(shù)設(shè)定值的位置作為第二安全監(jiān)測點；步驟③在第一安全監(jiān)測點和第二安全監(jiān)測點上設(shè)置用于測定巖體應(yīng)力的壓力傳感器和用于測定滲透參數(shù)的滲流傳感器；步驟④當(dāng)監(jiān)測巖體的滲透參數(shù)達(dá)到滲透參數(shù)報警值或者巖體應(yīng)力達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)定值時發(fā)出報警。本發(fā)明通過在礦井地下水庫的巖體上設(shè)置傳感器，實現(xiàn)對地下水庫的抗壓性能和防滲性能進(jìn)行動態(tài)實時監(jiān)控，排出安全隱患，有效地防止發(fā)生突水事故，從而保障礦井地下水庫的安全穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者顧大釗 申請人:中國神華能源股份有限公司