礦井頂板突水的電磁輻射監(jiān)測預警方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種預警方法，尤其適用于煤巖動力災害防治領域中使用的礦井頂板突水的電磁輻射監(jiān)測預警方法。
【背景技術】
[0002]隨著煤礦開采深度的增加，煤巖層賦存及礦井水文地質(zhì)條件越來越復雜，突水災害呈逐年遞增的趨勢，已成為嚴重威脅礦井安全生產(chǎn)的五大災害之一。礦井頂板突水事故通常具有突發(fā)性和繼發(fā)性，如何對頂板突水災害進行有效監(jiān)測預警是預防礦井頂板突水事故的關鍵。
[0003]以“突水系數(shù)法”和“下三帶理論”為代表方法，往往只能對突水的危險性進行靜態(tài)分析，不能解決實時動態(tài)監(jiān)測的問題。靜態(tài)預測模型越簡單，預測準確性越差，而預測模型越復雜，需要的地質(zhì)資料統(tǒng)計量就越大，不利于實際操作。
[0004]一些學者提出了利用地球物理方法進行礦井突水預測的技術。當前主要有電法探水技術和微震測試技術。電法探水技術利用電阻率層析成像實時監(jiān)測地下水活動來進行礦井突水預測，具有實時監(jiān)測、動態(tài)成像等顯著優(yōu)點。不足之處在于，電法勘探是一項接觸式技術，需要進行復雜的電極布置，操作方法比較復雜，而且，測量數(shù)據(jù)需要進行復雜的反演工作才能反映煤巖體的真實含水情況。此外，目前的電法勘探往往是通過人工攜帶監(jiān)測儀器進行井下監(jiān)測，在線監(jiān)測技術還不成熟。微震測試技術通過探測突水過程煤巖體破裂震動情況監(jiān)測突水過程，能夠確定導水通道的形成過程，不足之處在于微震技術是接觸式監(jiān)測，在長期監(jiān)測的過程中，采掘活動和人為擾動會造成儀器與煤體接觸的松動，對其測試會有很大影響。因此，非接觸式礦井突水監(jiān)測預測技術具有很好的發(fā)展前景。
[0005]現(xiàn)有的非接觸式水害監(jiān)測預警技術，探測成本較高，而且傳感器的布置，探測區(qū)域及位置容易受到井下環(huán)境的限制，對礦井頂板突水的監(jiān)測預警難度較大，上述問題目前尚缺乏有效解決辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術中的不足之處，提供一種操作簡單，測試費用低，高效、便捷礦井頂板突水的電磁輻射時空連續(xù)監(jiān)測預警方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的礦井頂板突水的電磁輻射監(jiān)測預警方法，使用相互連接的電磁輻射儀和微機，電磁輻射儀通過絕緣支架固定在待測巷道頂板上，電磁輻射儀上設有接收天線，監(jiān)測預警步驟如下:
a.在工作面選擇頂板待監(jiān)測區(qū)域，選定測試點，所述頂板待監(jiān)測區(qū)域為以電磁輻射儀的接收天線為中心的球冠狀監(jiān)測范圍；所述的測試點位于待測區(qū)域中心處，誤差不大于Im范圍；
b.在頂板待監(jiān)測區(qū)中的頂板下方測試點處的巷道中利用絕緣支架安裝電磁輻射儀，調(diào)節(jié)絕緣支架的高度使電磁輻射儀和其接收天線距離上方頂板不超過0.5m，接收天線的有效接收方向指向頂板I ;
c.啟動電磁輻射儀，電磁輻射儀通過接收天線采集巷道中球冠狀監(jiān)測范圍位于頂板中檢測區(qū)域的電磁輻射信號，包括電磁輻射強度和脈沖數(shù)，并將采集信號保存，在不發(fā)生突水的情況下，連續(xù)采集檢測區(qū)域的電磁輻射信號七天時間；
d.電磁輻射儀將七天采集到的電磁輻射數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送給微機，微機將接收到的電磁輻射數(shù)據(jù)以I小時為單位，計算監(jiān)測期間檢測區(qū)域的電磁輻射強度i?平均值和脈沖數(shù)Λ平均值，并得到電磁輻射強度萬與脈沖數(shù)#正常變化范圍{Emin> EmJ與{Nminr A?x)，其中么jO，DO，同時計算得到電磁輻射強度變化率產(chǎn)與脈沖數(shù)變化率說]范圍{Pmin，P1J與
，其中 Pmilf.。, K。；
定義不發(fā)生突水情況時頂板待監(jiān)測區(qū)的電磁輻射強度基準值4=0.^Emin,脈沖數(shù)基準值N0.^Nmin,強度變化率基準值為Pb=2Pmin,脈沖數(shù)變化率基準值QbJQmin'
e.將定義不發(fā)生突水情況時的電磁輻射強度基準值忍、脈沖數(shù)基準值M、強度變化率基準值為/^和脈沖數(shù)變化率基準值仏的數(shù)值輸入微機作為判別參數(shù)，在巷道中需要檢測預警的區(qū)域的頂板上均利用絕緣支架布置電磁輻射儀，通過網(wǎng)線將所有的電磁輻射儀與微機相連，通過微機給每個電磁輻射儀分配編號，開啟所有電磁輻射儀進行連續(xù)監(jiān)測工作；
f.每一個電磁輻射儀均通過接收天線連續(xù)監(jiān)測對應的工作面頂板檢測區(qū)域的電磁輻射強度訝卩脈沖數(shù)況并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)打上微機分配的編號發(fā)分別送給微機，微機將接收到的數(shù)據(jù)按照電磁輻射儀的編號分類，分別計算同一編號電磁輻射儀每小時中電磁輻射強度K脈沖數(shù)N、電磁輻射強度變化率押卩脈沖數(shù)變化率說]平均值，將計算出的平均值與作為判別參數(shù)的相對應基準值進行比較；
g.當電磁輻射強度萬、脈沖數(shù)N、電磁輻射強度變化率押卩脈沖數(shù)變化率成g個判據(jù)參數(shù)均高于基準值時，則微機判斷電磁輻射儀檢測的檢測區(qū)域內(nèi)不存在突水危險，微機存儲電磁輻射儀發(fā)送的數(shù)據(jù)后繼續(xù)下一個電磁輻射儀的數(shù)據(jù)的對比；
當電磁輻射強度K脈沖數(shù)N、電磁輻射強度變化率押卩脈沖數(shù)變化率成g個判據(jù)參數(shù)有任何一個傳輸?shù)陀谧鳛榕袆e參數(shù)的基準值時，則微機判斷對應電磁輻射儀的檢測區(qū)域內(nèi)有突水危險，微機發(fā)出警報，并顯示出發(fā)現(xiàn)突水危險的電磁輻射儀編號。
[0008]所述的以接收天線為中心的球冠狀監(jiān)測范圍半徑為50m ;所述的電磁輻射儀型號為KBD7 ;通過調(diào)節(jié)電磁輻射儀連接的接收天線的位置，即可實現(xiàn)對巷道頂板(3)不同區(qū)域的。
[0009]有益效果:
(I)本方法使用電磁輻射儀對頂板的電磁輻射的變化進行監(jiān)測預警，煤巖體在地應力作用下會產(chǎn)生一定水平的電磁輻射，由于水能吸收電磁輻射，頂板突水時會引起電磁輻射水平的明顯降低，因此可以有效檢測出巷道頂板是否突水；
(2 )頂板中突水規(guī)模越大，則利用電磁輻射儀檢測到的電磁輻射降低程度越明顯，檢測效果好；
(3)使用電磁輻射儀同時監(jiān)測電磁輻射強度和脈沖數(shù)變化范圍與基準變化率四個變量，能有效避免漏報情況發(fā)生；
(4)改變電磁輻射接收天線的位置能對頂板不同區(qū)域的電磁輻射信號進行持續(xù)監(jiān)測，使用多個電磁波輻射儀搭配接收天線實現(xiàn)了對礦井下多區(qū)域的頂板突水連續(xù)監(jiān)測預警； (5)本發(fā)明方法簡單，操作便捷，最大限度的降低井下的人力需要，能有效降低監(jiān)測成本。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0011 ] 圖2是本發(fā)明的電磁波輻射儀工作示意圖。
[0012]圖中:1-頂板，2-錨桿，3-巷道，4-底板，5-絕緣支架，6-電磁輻射儀，7_檢測區(qū)域，8-接收天線，9-微機。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0014]本發(fā)明的礦井頂板突水的電磁輻射監(jiān)測預警方法，在巷道3中使用，所述巷道3上方為設有錨桿2的頂板1，下方為底板4，檢測使用相互連接的電磁輻射儀6和微機9，電磁輻射儀6型號為KBD7，微機9為礦用計算機，電磁輻射儀6通過絕緣支架5固定在待測頂板I上，電磁輻射儀6上設有接收天線8，監(jiān)測預警步驟如下:
在工作面選擇頂板待監(jiān)測區(qū)域，選定測試點，在頂板待監(jiān)測區(qū)中的頂板I下方測試點處的巷道3中利用絕緣支架5安裝電磁輻射儀6，所述頂板待監(jiān)測區(qū)域為以電磁輻射儀6的接收天線8為中心的球冠狀監(jiān)測區(qū)域，以接收天線8為中心的球冠狀監(jiān)測范圍半徑為50m ;調(diào)節(jié)絕緣支架5的高度使電磁輻射儀6和其接收天線8距離上方頂板I不超過0.5m，，接收天線8的有效接收方向指