[发明专利]矿层采动过程覆岩位移连续监测系统及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩层移动监测领域，特别涉及一种矿层采动过程覆岩位移连续监测系统及其构建方法。

背景技术

深部开采矿层时，矿层采动过程中所引起的上覆岩层移动所造成的采动围岩应力场变化是采掘工作面巷道垮塌、瓦斯突出、冲击地压、井下透水和地表沉陷等事故的根源，也将对覆岩层内巷道、井筒及地面钻井套管等的变形起决定作用，实时监测岩层移动的状态，绘制出曲线图得出变化趋势，对开采引起的覆岩稳定性进行评价，是预防各类灾害发生的前提条件和重要手段。

现有技术中，对上覆岩层的监测仅有用地面钻孔安装活动测斜仪进行采动初期的小变形监测的应用，该技术具有以下几点不足：(1)受仪器和设备条件的限制，其监测变形的范围有限，受人力物力条件的限制，其监测次数也将受到限制，不能对整个覆岩层进行连续的大变形量的位移监测；(2)由于采动引起上覆岩层移动，容易导致监测仪器无法下放进入钻孔；(3)无法长时间对覆岩层的情况进行连续监测。

针对上述不足，需探索一种能实现矿层采动过程中覆岩位移连续监测的系统及其构建方法，以便于对采动区上覆岩层进行全面的监测和评估，为深部开采矿层作业施工、覆岩层内人工设施、地表人工设施等的受影响程度及安全性的判断提供可靠保障。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种矿层采动过程覆岩位移连续监测系统及其构建方法，其目的是：通过该方法构建可对采动区上覆岩层位移进行连续监测的系统，实时获取数据进行分析，为深部开采矿层作业施工、覆岩层内人工设施、地表人工设施等的安全性的判断提供可靠保障。

本发明的目的之一是提供一种矿层采动过程覆岩位移连续监测系统，包括贯穿采动区上覆岩层的测斜钻孔、设置于测斜钻孔内的测斜管组件、设置于测斜管组件内的监测装置和设置于地面的监测站；所述测斜钻孔与测斜管组件之间通过灌浆填充，所述测斜管组件包括测斜管和管接头，所述测斜管内相对设置有两条轴向导槽，测斜管以导槽正对的方式同轴并列设置并通过管接头首尾相接，位于最下端的测斜管底端设置锥形管底装置，所述管底装置上连接有安全绳I；所述监测装置包括固定式测斜仪、滑轮组件、连接杆I和一端设置万向节的连接杆II，所述滑轮组件通过连接杆I和连接杆II串连形成柔性链结构，所述固定式测斜仪选择性安装于滑轮组件上，滑轮组件上连接有安全绳II，滑轮组件的滑轮嵌入导槽形成监测装置可沿测斜管组件上下移动的结构；所述固定式测斜仪的监测数据输入监测站。

本发明的目的之二是提供一种所述的矿层采动过程覆岩位移连续监测系统的构建方法，包括以下工序：钻测斜钻孔→安装测斜管和注浆管→灌浆→安装固定式测斜仪→安装用于悬挂测斜管内仪器的孔口支撑架；

所述安装测斜管工序包括以下步骤：

1)测斜管安装前进行预接，将带轴向导槽的测斜管通过管接头进行首尾预连接，连接时使导槽对正，然后在管接头处钻定位孔，并对测斜管和管接头进行标记和编号；

2)将安全绳I一端固定连接在锥形管底装置上，另一端栓于测斜钻孔孔口的收放卷筒I上；

3)将第一根测斜管与管底装置固定连接，在连接缝隙处灌胶进行密封，拉紧安全绳I，并缓放测斜管使其上管口下降至测斜钻孔孔口；

4)根据现场矿层开采的实际情况，分析确定覆岩移动的方向，转动测斜管角度，保证测斜管上两个相对设置的导槽沿覆岩移动方向和垂直于覆岩移动方向分布；

5)将注浆管和固定绑扎在测斜管上，使注浆管的出口距离管底装置10m-20m，并在注浆管上每隔50m～70m处预设出浆孔；

6)在已安装的测斜管上端连接部位涂抹粘合剂，将管接头套入已安装的测斜管并使其与测斜管固定连接；

7)将下一根测斜管的下端连接部位涂抹粘合剂后，插入管接头，通过步骤1所钻的定位孔定位并使其与管接头固定连接；(这里你增加的内容写在从属权利要求4里面)

8)将连接好的测斜管连同安全绳I、注浆管放入测斜钻孔中；

9)重复步骤5～7继续连接下一根测斜管直至达到所需深度，同时，记录所安装的测斜管根数和总长度；

所述灌浆工序中，灌浆浆液由水和水泥混合成粘稠状，水泥选用325#或425#，灌浆的压力不大于1MPa，灌浆过程中向测斜管中注满清水并用钻机固定孔口测斜管以平衡灌浆过程中浆液的浮力，首次灌浆后，浆液会出现回落的现象，待回落后再进行补灌直至浆液距离孔口2m为止；