[发明专利]煤矿突水灾害预警方法

权利要求书

1.一种煤矿突水灾害预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定开采煤层最具威胁的煤层充水含水层，将此含水层确定为预警层：如果对某一层含水层的矿井涌水量预计值超过60m³/h，则此含水层可以设定为预警层；如果煤层充水含水层中最具威胁的含水层为厚层灰岩含水层，则确定此厚层灰岩含水层为预警层，如果煤层充水含水层中最具威胁的含水层为厚层灰岩含水层和薄层灰岩含水层或多层含水层，则确定此两层或多层含水层均为预警层；

S2：确定预警层与煤层之间监测层：如果预警层为厚层灰岩含水层，则监测层为砂岩含水层或薄层灰岩含水层；如果预警层为厚层灰岩含水层，则监测层为砂岩含水层；

S3：确定监测孔施工位置：监测孔施工位置位于掘进工作面或采掘工作面，优先在工作面内的断层上盘和岩溶陷落柱周边布置监测孔，如工作面内无断层和陷落柱等构造破碎带，则将监测孔布置在监测层与预警层层间距相对较小的位置区域；

S4：在井下煤层开采的石门、运顺或轨顺等巷道中施工监测孔：1、施工第一段孔径Φ170mm，钻进10m，下入第一层套管10m，套管管径Φ146mm，第一层套管与钻孔之间进行封闭高压注浆，下入的第一层套管即为孔口管；2、施工第二段孔径Φ130mm，钻进监测层顶界面，下入第二层套管，套管管径Φ108mm，第二层套管与钻孔、第二层套管与第一层套管之间进行封闭高压注浆；3、施工第三段为裸孔段，不再下入套管，孔径Φ91mm，钻进至监测层底界面停止；

S5：在监测孔中安装预警装置，设置预警装置监测阈值，监测层中水压、水质和水温指标，若其中某一项指标发生变化，则在监测孔处发出报警信号，并通过传输系统将报警信号传至地面，停止生产进入突水预警状态；

S6：在构造破碎带附近加密布置预警装置，在开采区域形成预警网进行全方位预警；同时在非开采区域施工监测孔并埋设预警装置，形成多指标实时水文地质监测网。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿突水灾害预警方法，其特征在于：步骤S3中高压注浆采用的是水泥砂浆。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿突水灾害预警方法，其特征在于：步骤S5中监测阈值的设定方法包括以下步骤：

S51：水压阈值设定，根据矿井对预警层含水层的水文地质勘探资料绘制水压等值线图，在预警层水压等值线上找到预警装置位置，将相应位置的预警装置水压阈值设置为监测层该位置水压值；

S52：水质阈值设定，主要为水离子浓度阈值确定，首先对监测层和预警层水质进行全分析，获得全分析数据，然后对比监测层和预警层的水质全分析中离子浓度差异，找出浓度差异最大的离子成分作为重点监测离子，分别测定监测层和预警层重点监测离子浓度，以预警层中重点监测离子浓度范围的下限值和监测层中重点监测离子浓度范围的上限值的中间值作为水离子浓度阙值；

S53：水温阈值设定，获取全矿井监测层和预警层的水温数据，确定监测层和预警层各自的水温变化范围，以预警层水温下限值和监测层水温上限值的中间值作为水温阈值。

4.一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：包括传感装置和电源存储报警装置，所述的传感装置与电源存储报警装置通过传输导向管（6）连接；所述的传输导向管（6）设置在钢管套（5）中，传感装置设置在密封装置（4）中；所述的传感装置包括水压传感器（1）、水质传感器（2）和温度传感器（3）；所述的电源存储报警装置包括用于处理数据的处理器（9），与处理器（9）相连的电源模块（7）和存储器（8）；所述的处理器（9）还连接有报警器（10）。

5.根据权利要求3所述的一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：所述的处理器（9）通过隔离板（11）与电源模块（7）和存储器（8）隔离。

6.根据权利要求3所述的一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：所述的水压传感器采用PROTRAN系列PR3860型高温平膜压力变送器。

7.根据权利要求3所述的一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：所述的水质传感器采用AquaTROLL400水质传感器。

8.根据权利要求3所述的一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：所述的温度传感器采用TP21PT100热电阻温度传感器。

9.根据权利要求3所述的一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：所述的处理器采用ATmega8535AVR单片机。

10.根据权利要求3所述的一种煤矿突水灾害预警装置，其特征在于：所述的处理器（9）和存储器（8）均连接有用于通讯的数据接口。