CN102913287B - 一种矿井地下水库的安全监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井地下水库的安全监控方法，该方法包括：步骤①：采集矿井地下水库岩体的抗压强度和渗透参数；步骤②：选择抗压强度小于抗压强度设定值的位置作为第一安全监测点，选择渗透参数大于渗透参数设定值的位置作为第二安全监测点；步骤③：在第一安全监测点和第二安全监测点上设置用于测定岩体应力的压力传感器和用于测定渗透参数的渗流传感器；步骤④：当监测岩体的渗透参数达到渗透参数报警值或者岩体应力达到抗压强度设定值时发出报警。本发明通过在矿井地下水库的岩体上设置传感器，实现对地下水库的抗压性能和防渗性能进行动态实时监控，排出安全隐患，有效地防止发生突水事故，从而保障矿井地下水库的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全监控方法，尤其涉及一种矿井地下水库的安全监控方法。
背景技术
我国西部地区赋存着丰富的煤炭资源，但水资源匮乏，水资源短缺对西部经济发展和人民生活的改善构成了严重威胁。煤炭开采过程中会产生矿井水，平均每开采一顿煤需要排放2吨废水，但是目前矿井地下水仍以抽排到地面为主，由于水资源利用的季节性等因素，造成水资源的极大浪费，加剧当地供给的失衡，同时，目前对矿井水悬浮物及水质的处理方法大多仍是在矿井水由井下排放在地面进行处理，也容易造成二次污染。这样的技术使得矿区用水及周边区域用水紧张的进一步恶化，严重地制约了矿区的正常生产，不利于资源与环境的协调发展。
为了解决上述问题，矿区通常会建立地下水库来储存矿井地下水，矿井地下水库可在煤炭开采过程中形成，并且煤炭开采过程中无需将水抽出，降低采煤能耗，实现保水开采，矿井地下水库还解决了矿区水资源供给季节性失衡的问题，避免矿井地下水的流失及二次污染，有助于生态环境的恢复。但是当地下水库储存过量的地下水时，造成水压力增大，当水压超过地下水库岩体的阻水承受能力时，使岩体产生导水裂隙，导致发生突水安全事故，因此实有必要对矿井地下水库进行安全监控来合理调配矿井地下水资源。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种矿井地下水库的安全监控方法，其能够实时监控矿井地下水库的运行，减少安全隐患。
本发明的技术目的通过下述技术方案实现：
1、一种矿井地下水库的安全监控方法该方法包括下述步骤：
步骤①：采集所述矿井地下水库岩体的抗压强度和渗透参数；
步骤②：选择抗压强度小于抗压强度设定值的位置作为第一安全监测点，选择所述渗透参数大于渗透参数设定值的位置作为第二安全监测点；
步骤③：在所述第一安全监测点和第二安全监测点上设置用于测定岩体应力的压力传感器和用于测定渗透参数的渗流传感器；
步骤④：当监测岩体的渗透参数达到渗透参数报警值时发出报警，当监测到所述岩体应力达到抗压强度设定值时发出报警。
进一步地，其特征在于，选择所采集抗压强度中的最大值作为最大抗压强度，将所述最大抗压强度与安全系数的乘积作为所述抗压强度设定值。
进一步地，所述安全系数为0.6-0.8。
进一步地，所述安全系数为0.6。
进一步地，所述渗透参数包括渗透系数或单位涌水量。
进一步地，所述渗透参数设定值包括渗透系数设定值或单位涌水量设定值，所述渗透系数设定值为0.01，所述单位涌水量设定值为0.005Ls-1m-1。
进一步地，步骤①中，利用地球物理勘探或者钻孔勘探方式采集所述抗压强度和渗透参数。
进一步地，步骤④中，所述渗透参数报警值包括渗透系数报警值或单位涌水量报警值。
进一步地，所述渗透系数报警值为1，所述单位涌水量报警值为0.1Ls-1m-1。
本发明通过在矿井地下水库的岩体上设置传感器，实现了对地下水库的抗压性能和防渗性能进行动态实时监控，排出安全隐患，有效地防止发生突水事故，从而保障矿井地下水库的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明一种优选的矿井地下水库的安全监控方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个优选实施例做详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种矿井地下水库的安全监控方法，该方法包括下述步骤：
步骤①：采集所述矿井地下水库岩体的抗压强度和渗透参数，本发明可在矿井地下水库进行全范围勘探，也可以优选地集中在临近巷道的地下水库断面进行勘探，本发明可以利用地球物理勘探或者钻孔勘探方式采集所述抗压强度和渗透参数，优选地，通过地球物理勘探队该水库进行全范围勘探，再辅助以钻孔勘探对临近巷道的地下水库断面进行集中勘探。本发明的渗透参数优选地包括渗透系数或单位涌水量，当然，选择勘探抗压强度、渗透系数和单位涌水量等参数只是本发明的一种优选方案，本发明还可以根据水库的实际地质条件选择其它勘探参数，此处不再赘述。
步骤②：选择抗压强度小于所述抗压强度设定值的位置作为第一安全监测点，优选地，本发明选择所采集抗压强度中的最大值作为最大抗压强度，将所述最大抗压强度与安全系数的乘积作为所述抗压强度设定值，为了保证矿井地下水库的岩体能够承受矿井水所产生的压力，本发明的安全系数优选地为0.6-0.8，更优选地，所述安全系数为0.6。当然，上述安全系数的选择只是本发明的一种优选方案，本发明还可以根据实际矿井地下水库的环境选择适合的安全系数。
本发明选择所述渗透参数大于渗透参数设定值的位置作为第二安全监测点，本发明的渗透参数包括渗透系数或单位涌水量，相应地，所述渗透参数设定值包括渗透系数设定值或单位涌水量设定值，作为本发明的一种优选方案，所述渗透系数设定值为0.01，所述单位涌水量设定值为0.005Ls-1m-1。为了提高水库的安全监控范围，本发明也可以选择小于0.01的值作为渗透系数设定值，或者选择小于0.005Ls-1m-1的值作为单位涌水量设定值，例如设置所述渗透系数设定值为0.008，所述单位涌水量设定值为0.004Ls-1m-1。
步骤③：在所述第一安全监测点和第二安全监测点上设置用于测定岩体应力压力传感器和用于测定渗透参数的渗流传感器，所述压力传感器和渗流传感器只是本发明的一种优选方案，本发明还可以在第一安全监测点和第二安全监测点设置其它用于测定岩体应力和渗透参数的传感器，例如位移传感器、流量传感器、光纤传感器。
步骤④：当渗流传感器监测岩体的渗透参数达到渗透参数报警值时发出报警，当压力传感器监测到所述岩体应力达到所述抗压强度设定值时发出报警。本实施例的渗透参数报警值优选地包括渗透系数报警值或单位涌水量报警值，所述渗透系数报警值为1，所述单位涌水量报警值为0.1Ls-1m-1，当然，为了提高水库的安全性，本发明还可以适当降低渗透系数报警值或者单位涌水量报警值，例如设置所述渗透系数报警值为0.8，所述单位涌水量报警值为0.08Ls-1m-1。
下面以神华集团神东矿区大柳塔矿地下水库为实施例对本发明矿井地下水库的安全监控方法作进一步描述，其中，大柳塔矿2-2煤层六盘区水库长1500m，宽600m，上覆基岩冒落带高度10m，估算地下水库空间范围为9×106m3。
步骤①：利用地球物理勘探对矿井地下水库进行全范围勘探，辅助以钻孔勘探对临近巷道的地下水库断面进行勘探，勘探采集所述矿井地下水库岩体的抗压强度和渗透参数，所述渗透参数包括渗透系数或单位涌水量。
步骤②：经地球物理勘探测得该水库的最大抗压强度为4Mpa，优选地选取安全系数0.6，将所述最大抗压强度与安全系数的乘积作为所述抗压强度设定值，即该水库的抗压强度设定值为2.4Mpa，选择抗压强度小于2.4Mpa的位置作为第一安全监测点。当然，为了提高水库监测的安全性，本实施例也可以选择较高的安全系数0.8，那么，将最大抗压强度4Mpa乘以安全系数0.8就可以等到所述抗压强度设定值3.2Mpa，即本实施例也可以将抗压强度小于3.2Mpa的位置作为第一安全监测点。
本实施例还选择渗透系数大于0.01或者单位涌水量大于0.005Ls-1m-1的位置作为第二安全监测点。
步骤③：经过步骤②的筛选，在大柳塔矿2-2煤层六盘区水库中选取了20个满足要求的安全监测点，在这20个安全监测点上设置用于测定岩体应力的压力传感器和用于测定渗透参数的渗流传感器。
步骤④：所述传感器对所述安全监测点进行实时动态监控：当监测岩体的渗透系数达到1，或者单位涌水量达到0.1Ls-1m-1，或者岩体应力达到2.4Mpa时发出报警信号。
综上，本发明在对矿井地下水库的勘察，了解岩体结构性能等参数的基础上，在岩体结构薄弱位置设置传感器，通过传感器传输对矿井地下水库进行动态监测，实时掌握地下水库的运行情况，消除安全隐患，避免发生突水事故，为保障矿井地下水库的安全运行提供科学合理的方法。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
Claims (9)
1.一种矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
步骤①：采集所述矿井地下水库岩体的抗压强度和渗透参数；
步骤②：选择抗压强度小于抗压强度设定值的位置作为第一安全监测点，选择所述渗透参数大于渗透参数设定值的位置作为第二安全监测点；
步骤③：在所述第一安全监测点和第二安全监测点上设置用于测定岩体应力的压力传感器和用于测定渗透参数的渗流传感器；
步骤④：当监测岩体的渗透参数达到渗透参数报警值时发出报警，当监测到所述岩体应力达到抗压强度设定值时发出报警。
2.根据权利要求1所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，选择所采集抗压强度中的最大值作为最大抗压强度，将所述最大抗压强度与安全系数的乘积作为所述抗压强度设定值。
3.根据权利要求2所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，所述安全系数为0.6-0.8。
4.根据权利要求3所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，所述安全系数为0.6。
5.根据权利要求1所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，所述渗透参数包括渗透系数或单位涌水量。
6.根据权利要求1所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，所述渗透参数设定值包括渗透系数设定值或单位涌水量设定值，所述渗透系数设定值为0.01，所述单位涌水量设定值为0.005Ls-1m-1。
7.根据权利要求1所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，步骤①中，利用地球物理勘探或者钻孔勘探方式采集所述抗压强度和渗透参数。
8.根据权利要求1所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，步骤④中，所述渗透参数报警值包括渗透系数报警值或单位涌水量报警值。
9.根据权利要求8所述的矿井地下水库的安全监控方法，其特征在于，所述渗透系数报警值为1，所述单位涌水量报警值为0.1Ls-1m-1。
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