用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及礦山開采安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]揭煤巷道是一條向未開采煤層掘進(jìn)的巷道。由于揭煤巷道一般為采區(qū)第一條打開煤層的巷道，對(duì)于含瓦斯煤層來說，如果處理不當(dāng)，煤層中的高壓瓦斯就很容易突入巷道，從而引起重大的安全事故。為了保證揭煤的安全，瓦斯抽采成為重要的安全措施。在抽排進(jìn)行時(shí)或者抽排后，要隨時(shí)進(jìn)行瓦斯含量和抽排效果的測量和檢測，判斷瓦斯抽排效果，從而對(duì)瓦斯突出危險(xiǎn)性做出評(píng)判。目前的抽排效果都是依靠鉆孔探測，這種方式雖然安全性好，但工序繁瑣，時(shí)間長，耗時(shí)耗力，而且不能連續(xù)檢測，效率不高。
[0003]地震波反射法也可用來確定石門揭煤巷道前方的異常體情況。目前采用的方法是從巷道的迎頭反射和接收煤層反射的地震波，并多以地震波縱波作為主要的手段。由于地震波縱波的速度比較快，并且能量相對(duì)較弱，因此造成其在煤礦中的使用受到限制，再加上這種傳統(tǒng)的方法必須在巷道迎頭進(jìn)行，影響正常的施工，給生產(chǎn)造成不便，沒有很大的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種不但可以實(shí)時(shí)、連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測，能夠提高時(shí)間識(shí)別的精度和測量的精度，而且工序簡單，省時(shí)省力，適用性高，不影響巷道掘進(jìn)施工，不需移動(dòng)掘進(jìn)設(shè)備的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，該方法包括以下內(nèi)容:
[0006]a.在遠(yuǎn)離石門揭煤巷道迎頭的地方安裝傳感器，在傳感器的后方安裝震源；
[0007]b、傳感器與迎頭之間的距離主要以震源產(chǎn)生的信號(hào)能從煤層反射回來并被傳感器接收到為原則；
[0008]C、傳感器和震源安裝在石門揭煤巷道的同一面，并且是石門揭煤巷道接近煤層的一面，震源和傳感器等按照中線位置安裝；
[0009]d、震源要垂直于石門揭煤巷道的面，從而使激發(fā)的地震波能被傳感器接收；
[0010]e、使用鉆探測量煤層的平均厚度；
[0011]f、測得傳感器接收到煤層頂板反射回的面波的第一時(shí)間以及傳感器接收到煤層底板反射回的面波的第二時(shí)間，并計(jì)算出第二時(shí)間與第一時(shí)間之間的時(shí)間差；
[0012]g、根據(jù)鉆探測得的煤層的厚度以及時(shí)間差計(jì)算出煤層中橫波的傳播速度；
[0013]h、由橫波速度的變化趨勢，監(jiān)測煤層的瓦斯的抽排效果。
[0014]采用以上方法后，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]1、傳統(tǒng)的反射勘探法使用的是縱波，在使用縱波進(jìn)行近距離反射勘探時(shí)，面波由于其能量極強(qiáng)，縱波一般都被掩蓋了，所以在傳統(tǒng)的反射法時(shí)，面波是干擾信號(hào)必先過濾后，才能得到有用信號(hào)，根據(jù)地震波在封閉空間中的傳播特性，本發(fā)明利用面波在迎頭轉(zhuǎn)換成橫波的特點(diǎn)，提高了時(shí)間識(shí)別的精度。
[0016]2.、與傳統(tǒng)的縱波法相比，本發(fā)明使用了煤層反射的橫波，從煤層反射的橫波信號(hào)能量大，易于辨認(rèn)，速度慢，從而大大提高了測量的精度。
[0017]3、本發(fā)明的傳感器和震源安裝在迎頭后方，不需安裝在迎頭處，因此工序簡單，省時(shí)省力，適用性高，不影響巷道掘進(jìn)施工，不需移動(dòng)掘進(jìn)設(shè)備。
[0018]4、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層橫波速度的實(shí)時(shí)的、連續(xù)的監(jiān)測，并可以由煤層橫波波速的變化趨勢判斷出瓦斯抽采的效果。
[0019]本發(fā)明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其中，傳感器的數(shù)量可為兩個(gè)或兩個(gè)以上。使用一個(gè)傳感器時(shí)，只能根據(jù)單一反射信號(hào)確定，信號(hào)不好時(shí)計(jì)算就不準(zhǔn)確，而安裝有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的傳感器時(shí)可以采用傳感器之間信號(hào)疊加的方法，增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，從而更準(zhǔn)確地計(jì)算橫波和巷道面波的速度。信號(hào)疊加是疊加從煤層頂板和煤層底板反射回的信號(hào)，信號(hào)疊加之前需要計(jì)算好延時(shí)時(shí)間，延遲時(shí)間的計(jì)算方式是:計(jì)算出兩個(gè)傳感器接收同一個(gè)反射信號(hào)的時(shí)間差，由這個(gè)時(shí)間差和兩個(gè)傳感器之間的距離確定巷道面波的波速，從而確定反射波從煤層頂板到傳感器之間的時(shí)間，兩個(gè)傳感器分別計(jì)算這個(gè)時(shí)間，二者之差即為延遲時(shí)間，用延遲后兩次采集的信號(hào)進(jìn)行疊加。
[0020]本發(fā)明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其中，相鄰傳感器之間的距離可相等。相鄰傳感器之間的距離相等的優(yōu)點(diǎn)是便于計(jì)算延遲時(shí)間，
[0021]本發(fā)明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其中，傳感器可為三維傳感器。由于三維傳感器可以接收來自三個(gè)方向的有用信號(hào)，因此它不但可以簡化安裝的程序，而且還可以進(jìn)一步提高測量的精度。
[0022]本發(fā)明所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其中，傳感器可為一維傳感器，一維傳感器的方向應(yīng)垂直于石門揭煤巷道的面，并與石門揭煤巷道的面具有良好的耦合，使其能接收到震源激發(fā)的面波和反射回來的面波。
【附圖說明】
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[0023]圖1是地震波波形示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明在石門揭煤中實(shí)施方案的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法作進(jìn)一步說明:
[0026]圖1是地震波波形示意圖，圖1中，Tl是巷道面波8，T2是迎頭I反射的面波8，T3是煤層頂板6反射的橫波9，T4是煤層底板7反射的橫波9。
[0027]在本發(fā)明用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法中，地震波傳播過程原理如下:
[0028]震源3激發(fā)產(chǎn)生巷道面波8，巷道面波8到達(dá)迎頭I后轉(zhuǎn)換為橫波9，繼續(xù)向前傳播，橫波9遇到含瓦斯煤層4后反射，反射回迎頭I后重新轉(zhuǎn)換為巷道面波8，向傳感器2的方向傳播。由于傳感器2置于巷道面波8的傳播路徑上，因此傳感器2可以分別采集到煤層頂板6和煤層底板7反射的面波8，根據(jù)傳感器2分別采集到煤層頂板6反射的面波8的時(shí)間與煤層底板7反射的面波8的時(shí)間之間的時(shí)間差，再利用煤層4的厚度計(jì)算出煤層橫波9的速度。由于橫波9的波速在瓦斯含量不同的煤層4中的傳播速度具有明顯的差異，因此可以由監(jiān)測的波速判斷煤層中的瓦斯抽采效果。
[0029]如圖2所示，在本【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法包括以下內(nèi)容:
[0030]a.在距離石門揭煤巷道迎頭I三十米及三十二米的巷道底板處均安裝一個(gè)傳感器2，在三十二米處的傳感器2的后方安裝震源3，震源3與三十二米處的傳感器2之間的距離為兩米；
[0031]b、傳感器2和震源3安裝在石門揭煤巷道5的同一面，并且是石門揭煤巷道5接近煤層4的一面，震源3和傳感器2按照中線位置安裝，這里的“中線位置”是指巷道掘進(jìn)時(shí)巷道底面的中線位置，而這里的“同一面”以及“接近煤層4的一面”指的都是石門揭煤巷道5的底面；
[0032]C、震源3要垂直于石門揭煤巷道5的面，從而使激發(fā)的地震波能被傳感器2接收，傳感器2采用三維傳感器，三維傳感器與石門揭煤巷道5的面具有良好的耦合，使其能接收到震源3激發(fā)的面波8和反射回來的面波8 ;
[0033]d、使用鉆探測量煤層4的平均厚度；
[0034]e、測得傳感器2接收到煤層頂板6反射回的面波8的第一時(shí)間tl以及傳感器2接收到煤層底板7反射回的面波8的第二時(shí)間t2，并計(jì)算出第二時(shí)間t2與第一時(shí)間tl之間的時(shí)間差Λ t ；
[0035]h、根據(jù)鉆探測得的煤層4的厚度以及時(shí)間差Λ t計(jì)算出煤層4中橫波9的傳播速度；
[0036]1、實(shí)時(shí)監(jiān)測橫波9速度的變化趨勢，判斷煤層4的瓦斯的抽排效果。
[0037]以上所述的實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其特在在于:該方法包括以下內(nèi)容: a、在遠(yuǎn)離石門揭煤巷道迎頭(I)的地方安裝傳感器(2)，在傳感器(2)的后方安裝震源⑶； b、傳感器(2)與迎頭(I)之間的距離主要以震源(3)產(chǎn)生的信號(hào)能從煤層(4)反射回來并被傳感器(2)接收到為原則； c、傳感器(2)和震源(3)安裝在石門揭煤巷道(5)的同一面，并且是石門揭煤巷道(5)接近煤層(4)的一面，震源(3)和傳感器(2)按照中線位置安裝； d、震源(3)要垂直于石門揭煤巷道(5)的面，從而使激發(fā)的地震波能被傳感器(2)接收； e、使用鉆探測量煤層(4)的平均厚度； f、測得傳感器(2)接收到煤層頂板(6)反射回的面波(8)的第一時(shí)間(tl)以及傳感器(2)接收到煤層底板(7)反射回的面波(8)的第二時(shí)間(t2)，并計(jì)算出第二時(shí)間(t2)與第一時(shí)間(tl)之間的時(shí)間差(At); g、根據(jù)鉆探測得的煤層⑷的厚度以及時(shí)間差(At)計(jì)算出煤層⑷中橫波(9)的傳播速度； h、由橫波(9)速度的變化趨勢，監(jiān)測煤層(4)的瓦斯的抽排效果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其特征在于:所述傳感器(2)的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其特征在于:相鄰傳感器(2)之間的距離相等。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其特征在于:所述的傳感器(2)為三維傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，其特征在于:所述的傳感器(2)為一維傳感器，一維傳感器的方向應(yīng)垂直于石門揭煤巷道(5)的面，并與石門揭煤巷道(5)的面具有良好的耦合，使其能接收到震源(3)激發(fā)的面波和反射回來的面波。
【專利摘要】一種用于石門揭煤中的煤層瓦斯抽采效果連續(xù)監(jiān)測方法，該方法要求在遠(yuǎn)離迎頭的地方且位于巷道接近煤層的一面按照中線位置安裝傳感器和震源，傳感器與迎頭之間的距離以震源產(chǎn)生的信號(hào)能從煤層反射回來并被傳感器接收到為原則，震源要垂直于巷道的面，要使用鉆探測量煤層的平均厚度，計(jì)算出傳感器接收到煤層頂板反射回的面波的第一時(shí)間及接收到煤層底板反射回的面波的第二時(shí)間之間的時(shí)間差，用煤層厚度以及時(shí)間差計(jì)算出煤層中橫波的速度，由橫波速度的變化趨勢，監(jiān)測煤層的瓦斯的抽排效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)、連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測，能夠提高時(shí)間識(shí)別的精度和測量的精度，工序簡單，省時(shí)省力，適用性高，不影響巷道掘進(jìn)施工，不需移動(dòng)掘進(jìn)設(shè)備。
【IPC分類】E21F17/18, E21F7/00
【公開號(hào)】CN104895600
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510309153
【發(fā)明人】郭來功, 楊本才, 歐陽名三
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月5日