[发明专利]一种胶结充填充实率实时监测系统及其监测方法

说明书

本发明公开了一种胶结充填充实率实时监测系统及其监测方法，包括充填材料电阻率感知系统、线路传输系统以及地面信息转化与服务系统。根据实验室实验测出不同材料、不同配比条件下充填材料导电相的渗流阈值，控制导电相掺加量在渗流阈值范围内使充填材料功能化，并通过在充填材料内部埋设电极形成充填材料电阻率感知系统。以及将所测得电阻率有效的从充填材料中传输出来即线路传输系统，接着地面信息转化与服务系统根据电阻率‑充实率计算模型反算出充填材料充实率，并且根据充填材料的充实率适当调整胶结充填工艺使之达到预期的充填效果。本发明为提供一种胶结充填充实率实时监测方法，提高充填效率的同时，加强了资源的绿色高效的开发利用。

技术领域

本发明属于采空区充填材料充实率实时监测技术领域，具体涉及一种胶结充填充实率实时监测系统及其监测方法。

背景技术

目前，随着煤炭资源的大量开采，东部煤炭资源的逐渐枯竭，使得东部遗留的“三下”(铁路下、村庄下、水体下)煤炭储量较多，另一方面我国的煤炭开采逐渐朝着深部、西部两个方向发展，西部脆弱生态环境对地表的变形量要求更加的严格。而目前随着绿色开采理念的不断加深，胶结充填采煤技术在全国各地得到广泛的应用，其能够满足上述两个方面的要求即：进行三下采煤保护地表的变形在允许的范围内。然而在充填开采过程中，有效的控制充填材料的充实率对充填效果起着至关重要的作用，目前对充实率的监测还有存在一定的缺陷，不能对充填材料的充实率进行实时的监测。

充填采煤技术在岩层控制、地表生态环境保护、地表沉陷控制以及提高煤炭资源产出率方面具有显著的技术优势，是煤矿绿色化开采的一个不可或缺的部分，在充填开采的过程中如何实时的对充填材料的充实率进行监测是目前充填开采亟待解决的难题。为了有效的控制岩层移动，在采用胶结充填开采的同时，探索如何实现在充填开采的过程中，对充填材料的充实率进行实时的监测使得达到最佳的充填效果对煤炭资源的绿色化开采具有重要意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种胶结充填充实率实时监测方法，解决在充填开采的过程中，对充填材料的充实率进行实时监测，根据充填材料的充填状态，实时的对充填设备进行调整，使得充填效果始终在最佳的充填状态，进一步加强煤炭资源的绿色化高效开采。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种胶结充填充实率实时监测方法，包括充填材料电阻率感知系统、线路传输系统、地面信息转化与服务系统。

所述充填材料电阻率感知系统是指首先向充填材料中加入具有导电特性的导电相，使得充填材料转化成具有导电性能的感知材料。然后在工作面回采的过程中，在上下两巷靠近充填体侧的巷帮上布置电极线路，并且在电极线路上每隔1m埋设一个电极，在工作面向前掘进的过程中测试导电相充填体电阻率的变化情况。

所述线路传输系统是指将随着采煤工作面的向前推进，充填体厚度的变化导致分布在充填材料中的导电相也发生压实，使得充填材料内部的可通电线路增多，充填体的电阻率降低，此时电阻率随着通电导体导电相的分布变化而变化，将降低的电阻率传输至充填材料外的信息转化系统中。

所述的地面信息转化系统是利用充填体的电阻率和充实率之间的关系即根据采空区充填材料通电后随着工作面的向前推进或者随着时间变化，充填体压实度的变化导致充填材料内的电阻率发生一定的程度的变化，将变化的电阻率R通过公式逆推转化为充填体的充实率的变化量。

所述地面信息服务系统是在矿井充填开采的过程中，根据井下充填材料电阻率感知系统对充填体中电阻率变化的大小以及变化的幅度等数据的监测，然后地面信息服务系统对这些监测数据的整合和处理，根据现场的充填效果实际情况，进行实时的控制。

本发明专利的一种胶结充填充实率实时监测方法，包括如下步骤：