用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法
用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及矿山开采安全技术领域，特别涉及一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法。
【背景技术】
:
[0002]揭煤巷道是一条向未开采煤层掘进的巷道。由于揭煤巷道一般为采区第一条打开煤层的巷道，对于含瓦斯煤层来说，如果处理不当，煤层中的高压瓦斯就很容易突入巷道，从而引起重大的安全事故。为了保证揭煤的安全，瓦斯抽采成为重要的安全措施。在抽排进行时或者抽排后，要随时进行瓦斯含量和抽排效果的测量和检测，判断瓦斯抽排效果，从而对瓦斯突出危险性做出评判。目前的抽排效果都是依靠钻孔探测，这种方式虽然安全性好，但工序繁琐，时间长，耗时耗力，而且不能连续检测，效率不高。
[0003]地震波反射法也可用来确定石门揭煤巷道前方的异常体情况。目前采用的方法是从巷道的迎头反射和接收煤层反射的地震波，并多以地震波纵波作为主要的手段。由于地震波纵波的速度比较快，并且能量相对较弱，因此造成其在煤矿中的使用受到限制，再加上这种传统的方法必须在巷道迎头进行，影响正常的施工，给生产造成不便，没有很大的实用价值。
【发明内容】
:
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供一种不但可以实时、连续地进行监测，能够提高时间识别的精度和测量的精度，而且工序简单，省时省力，适用性高，不影响巷道掘进施工，不需移动掘进设备的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法。
[0005]本发明的技术解决方案是，提供一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，该方法包括以下内容:
[0006]a.在远离石门揭煤巷道迎头的地方安装传感器，在传感器的后方安装震源；
[0007]b、传感器与迎头之间的距离主要以震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为原则；
[0008]C、传感器和震源安装在石门揭煤巷道的同一面，并且是石门揭煤巷道接近煤层的一面，震源和传感器等按照中线位置安装；
[0009]d、震源要垂直于石门揭煤巷道的面，从而使激发的地震波能被传感器接收；
[0010]e、使用钻探测量煤层的平均厚度；
[0011]f、测得传感器接收到煤层顶板反射回的面波的第一时间以及传感器接收到煤层底板反射回的面波的第二时间，并计算出第二时间与第一时间之间的时间差；
[0012]g、根据钻探测得的煤层的厚度以及时间差计算出煤层中横波的传播速度；
[0013]h、由横波速度的变化趋势，监测煤层的瓦斯的抽排效果。
[0014]采用以上方法后，本发明具有以下有益效果:
[0015]1、传统的反射勘探法使用的是纵波，在使用纵波进行近距离反射勘探时，面波由于其能量极强，纵波一般都被掩盖了，所以在传统的反射法时，面波是干扰信号必先过滤后，才能得到有用信号，根据地震波在封闭空间中的传播特性，本发明利用面波在迎头转换成横波的特点，提高了时间识别的精度。
[0016]2.、与传统的纵波法相比，本发明使用了煤层反射的横波，从煤层反射的横波信号能量大，易于辨认，速度慢，从而大大提高了测量的精度。
[0017]3、本发明的传感器和震源安装在迎头后方，不需安装在迎头处，因此工序简单，省时省力，适用性高，不影响巷道掘进施工，不需移动掘进设备。
[0018]4、本发明可以实现对煤层横波速度的实时的、连续的监测，并可以由煤层横波波速的变化趋势判断出瓦斯抽采的效果。
[0019]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，传感器的数量可为两个或两个以上。使用一个传感器时，只能根据单一反射信号确定，信号不好时计算就不准确，而安装有两个或者两个以上的传感器时可以采用传感器之间信号叠加的方法，增强信号强度，从而更准确地计算横波和巷道面波的速度。信号叠加是叠加从煤层顶板和煤层底板反射回的信号，信号叠加之前需要计算好延时时间，延迟时间的计算方式是:计算出两个传感器接收同一个反射信号的时间差，由这个时间差和两个传感器之间的距离确定巷道面波的波速，从而确定反射波从煤层顶板到传感器之间的时间，两个传感器分别计算这个时间，二者之差即为延迟时间，用延迟后两次采集的信号进行叠加。
[0020]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，相邻传感器之间的距离可相等。相邻传感器之间的距离相等的优点是便于计算延迟时间，
[0021]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，传感器可为三维传感器。由于三维传感器可以接收来自三个方向的有用信号，因此它不但可以简化安装的程序，而且还可以进一步提高测量的精度。
[0022]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，传感器可为一维传感器，一维传感器的方向应垂直于石门揭煤巷道的面，并与石门揭煤巷道的面具有良好的耦合，使其能接收到震源激发的面波和反射回来的面波。
【附图说明】
:
[0023]图1是地震波波形示意图；
[0024]图2是本发明在石门揭煤中实施方案的示意图。
【具体实施方式】
:
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法作进一步说明:
[0026]图1是地震波波形示意图，图1中，Tl是巷道面波8，T2是迎头I反射的面波8，T3是煤层顶板6反射的横波9，T4是煤层底板7反射的横波9。
[0027]在本发明用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法中，地震波传播过程原理如下:
[0028]震源3激发产生巷道面波8，巷道面波8到达迎头I后转换为横波9，继续向前传播，横波9遇到含瓦斯煤层4后反射，反射回迎头I后重新转换为巷道面波8，向传感器2的方向传播。由于传感器2置于巷道面波8的传播路径上，因此传感器2可以分别采集到煤层顶板6和煤层底板7反射的面波8，根据传感器2分别采集到煤层顶板6反射的面波8的时间与煤层底板7反射的面波8的时间之间的时间差，再利用煤层4的厚度计算出煤层横波9的速度。由于横波9的波速在瓦斯含量不同的煤层4中的传播速度具有明显的差异，因此可以由监测的波速判断煤层中的瓦斯抽采效果。
[0029]如图2所示，在本【具体实施方式】中，本发明用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法包括以下内容:
[0030]a.在距离石门揭煤巷道迎头I三十米及三十二米的巷道底板处均安装一个传感器2，在三十二米处的传感器2的后方安装震源3，震源3与三十二米处的传感器2之间的距离为两米；
[0031]b、传感器2和震源3安装在石门揭煤巷道5的同一面，并且是石门揭煤巷道5接近煤层4的一面，震源3和传感器2按照中线位置安装，这里的“中线位置”是指巷道掘进时巷道底面的中线位置，而这里的“同一面”以及“接近煤层4的一面”指的都是石门揭煤巷道5的底面；
[0032]C、震源3要垂直于石门揭煤巷道5的面，从而使激发的地震波能被传感器2接收，传感器2采用三维传感器，三维传感器与石门揭煤巷道5的面具有良好的耦合，使其能接收到震源3激发的面波8和反射回来的面波8 ;
[0033]d、使用钻探测量煤层4的平均厚度；
[0034]e、测得传感器2接收到煤层顶板6反射回的面波8的第一时间tl以及传感器2接收到煤层底板7反射回的面波8的第二时间t2，并计算出第二时间t2与第一时间tl之间的时间差Λ t ；
[0035]h、根据钻探测得的煤层4的厚度以及时间差Λ t计算出煤层4中横波9的传播速度；
[0036]1、实时监测横波9速度的变化趋势，判断煤层4的瓦斯的抽排效果。
[0037]以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特在在于:该方法包括以下内容: a、在远离石门揭煤巷道迎头(I)的地方安装传感器(2)，在传感器(2)的后方安装震源⑶； b、传感器(2)与迎头(I)之间的距离主要以震源(3)产生的信号能从煤层(4)反射回来并被传感器(2)接收到为原则； c、传感器(2)和震源(3)安装在石门揭煤巷道(5)的同一面，并且是石门揭煤巷道(5)接近煤层(4)的一面，震源(3)和传感器(2)按照中线位置安装； d、震源(3)要垂直于石门揭煤巷道(5)的面，从而使激发的地震波能被传感器(2)接收； e、使用钻探测量煤层(4)的平均厚度； f、测得传感器(2)接收到煤层顶板(6)反射回的面波(8)的第一时间(tl)以及传感器(2)接收到煤层底板(7)反射回的面波(8)的第二时间(t2)，并计算出第二时间(t2)与第一时间(tl)之间的时间差(At); g、根据钻探测得的煤层⑷的厚度以及时间差(At)计算出煤层⑷中横波(9)的传播速度； h、由横波(9)速度的变化趋势，监测煤层(4)的瓦斯的抽排效果。2.根据权利要求1所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:所述传感器(2)的数量为两个或两个以上。3.根据权利要求2所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:相邻传感器(2)之间的距离相等。4.根据权利要求1或2或3所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:所述的传感器(2)为三维传感器。5.根据权利要求1或2或3所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:所述的传感器(2)为一维传感器，一维传感器的方向应垂直于石门揭煤巷道(5)的面，并与石门揭煤巷道(5)的面具有良好的耦合，使其能接收到震源(3)激发的面波和反射回来的面波。
【专利摘要】一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，该方法要求在远离迎头的地方且位于巷道接近煤层的一面按照中线位置安装传感器和震源，传感器与迎头之间的距离以震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为原则，震源要垂直于巷道的面，要使用钻探测量煤层的平均厚度，计算出传感器接收到煤层顶板反射回的面波的第一时间及接收到煤层底板反射回的面波的第二时间之间的时间差，用煤层厚度以及时间差计算出煤层中横波的速度，由横波速度的变化趋势，监测煤层的瓦斯的抽排效果。本发明的优点是可以实时、连续地进行监测，能够提高时间识别的精度和测量的精度，工序简单，省时省力，适用性高，不影响巷道掘进施工，不需移动掘进设备。
【IPC分类】E21F17/18, E21F7/00
【公开号】CN104895600
【申请号】CN201510309153
【发明人】郭来功, 杨本才, 欧阳名三
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及矿山开采安全技术领域，特别涉及一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法。
【背景技术】
:
[0002]揭煤巷道是一条向未开采煤层掘进的巷道。由于揭煤巷道一般为采区第一条打开煤层的巷道，对于含瓦斯煤层来说，如果处理不当，煤层中的高压瓦斯就很容易突入巷道，从而引起重大的安全事故。为了保证揭煤的安全，瓦斯抽采成为重要的安全措施。在抽排进行时或者抽排后，要随时进行瓦斯含量和抽排效果的测量和检测，判断瓦斯抽排效果，从而对瓦斯突出危险性做出评判。目前的抽排效果都是依靠钻孔探测，这种方式虽然安全性好，但工序繁琐，时间长，耗时耗力，而且不能连续检测，效率不高。
[0003]地震波反射法也可用来确定石门揭煤巷道前方的异常体情况。目前采用的方法是从巷道的迎头反射和接收煤层反射的地震波，并多以地震波纵波作为主要的手段。由于地震波纵波的速度比较快，并且能量相对较弱，因此造成其在煤矿中的使用受到限制，再加上这种传统的方法必须在巷道迎头进行，影响正常的施工，给生产造成不便，没有很大的实用价值。
【发明内容】
:
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供一种不但可以实时、连续地进行监测，能够提高时间识别的精度和测量的精度，而且工序简单，省时省力，适用性高，不影响巷道掘进施工，不需移动掘进设备的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法。
[0005]本发明的技术解决方案是，提供一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，该方法包括以下内容:
[0006]a.在远离石门揭煤巷道迎头的地方安装传感器，在传感器的后方安装震源；
[0007]b、传感器与迎头之间的距离主要以震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为原则；
[0008]C、传感器和震源安装在石门揭煤巷道的同一面，并且是石门揭煤巷道接近煤层的一面，震源和传感器等按照中线位置安装；
[0009]d、震源要垂直于石门揭煤巷道的面，从而使激发的地震波能被传感器接收；
[0010]e、使用钻探测量煤层的平均厚度；
[0011]f、测得传感器接收到煤层顶板反射回的面波的第一时间以及传感器接收到煤层底板反射回的面波的第二时间，并计算出第二时间与第一时间之间的时间差；
[0012]g、根据钻探测得的煤层的厚度以及时间差计算出煤层中横波的传播速度；
[0013]h、由横波速度的变化趋势，监测煤层的瓦斯的抽排效果。
[0014]采用以上方法后，本发明具有以下有益效果:
[0015]1、传统的反射勘探法使用的是纵波，在使用纵波进行近距离反射勘探时，面波由于其能量极强，纵波一般都被掩盖了，所以在传统的反射法时，面波是干扰信号必先过滤后，才能得到有用信号，根据地震波在封闭空间中的传播特性，本发明利用面波在迎头转换成横波的特点，提高了时间识别的精度。
[0016]2.、与传统的纵波法相比，本发明使用了煤层反射的横波，从煤层反射的横波信号能量大，易于辨认，速度慢，从而大大提高了测量的精度。
[0017]3、本发明的传感器和震源安装在迎头后方，不需安装在迎头处，因此工序简单，省时省力，适用性高，不影响巷道掘进施工，不需移动掘进设备。
[0018]4、本发明可以实现对煤层横波速度的实时的、连续的监测，并可以由煤层横波波速的变化趋势判断出瓦斯抽采的效果。
[0019]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，传感器的数量可为两个或两个以上。使用一个传感器时，只能根据单一反射信号确定，信号不好时计算就不准确，而安装有两个或者两个以上的传感器时可以采用传感器之间信号叠加的方法，增强信号强度，从而更准确地计算横波和巷道面波的速度。信号叠加是叠加从煤层顶板和煤层底板反射回的信号，信号叠加之前需要计算好延时时间，延迟时间的计算方式是:计算出两个传感器接收同一个反射信号的时间差，由这个时间差和两个传感器之间的距离确定巷道面波的波速，从而确定反射波从煤层顶板到传感器之间的时间，两个传感器分别计算这个时间，二者之差即为延迟时间，用延迟后两次采集的信号进行叠加。
[0020]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，相邻传感器之间的距离可相等。相邻传感器之间的距离相等的优点是便于计算延迟时间，
[0021]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，传感器可为三维传感器。由于三维传感器可以接收来自三个方向的有用信号，因此它不但可以简化安装的程序，而且还可以进一步提高测量的精度。
[0022]本发明所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其中，传感器可为一维传感器，一维传感器的方向应垂直于石门揭煤巷道的面，并与石门揭煤巷道的面具有良好的耦合，使其能接收到震源激发的面波和反射回来的面波。
【附图说明】
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[0023]图1是地震波波形示意图；
[0024]图2是本发明在石门揭煤中实施方案的示意图。
【具体实施方式】
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[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法作进一步说明:
[0026]图1是地震波波形示意图，图1中，Tl是巷道面波8，T2是迎头I反射的面波8，T3是煤层顶板6反射的横波9，T4是煤层底板7反射的横波9。
[0027]在本发明用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法中，地震波传播过程原理如下:
[0028]震源3激发产生巷道面波8，巷道面波8到达迎头I后转换为横波9，继续向前传播，横波9遇到含瓦斯煤层4后反射，反射回迎头I后重新转换为巷道面波8，向传感器2的方向传播。由于传感器2置于巷道面波8的传播路径上，因此传感器2可以分别采集到煤层顶板6和煤层底板7反射的面波8，根据传感器2分别采集到煤层顶板6反射的面波8的时间与煤层底板7反射的面波8的时间之间的时间差，再利用煤层4的厚度计算出煤层横波9的速度。由于横波9的波速在瓦斯含量不同的煤层4中的传播速度具有明显的差异，因此可以由监测的波速判断煤层中的瓦斯抽采效果。
[0029]如图2所示，在本【具体实施方式】中，本发明用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法包括以下内容:
[0030]a.在距离石门揭煤巷道迎头I三十米及三十二米的巷道底板处均安装一个传感器2，在三十二米处的传感器2的后方安装震源3，震源3与三十二米处的传感器2之间的距离为两米；
[0031]b、传感器2和震源3安装在石门揭煤巷道5的同一面，并且是石门揭煤巷道5接近煤层4的一面，震源3和传感器2按照中线位置安装，这里的“中线位置”是指巷道掘进时巷道底面的中线位置，而这里的“同一面”以及“接近煤层4的一面”指的都是石门揭煤巷道5的底面；
[0032]C、震源3要垂直于石门揭煤巷道5的面，从而使激发的地震波能被传感器2接收，传感器2采用三维传感器，三维传感器与石门揭煤巷道5的面具有良好的耦合，使其能接收到震源3激发的面波8和反射回来的面波8 ;
[0033]d、使用钻探测量煤层4的平均厚度；
[0034]e、测得传感器2接收到煤层顶板6反射回的面波8的第一时间tl以及传感器2接收到煤层底板7反射回的面波8的第二时间t2，并计算出第二时间t2与第一时间tl之间的时间差Λ t ；
[0035]h、根据钻探测得的煤层4的厚度以及时间差Λ t计算出煤层4中横波9的传播速度；
[0036]1、实时监测横波9速度的变化趋势，判断煤层4的瓦斯的抽排效果。
[0037]以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特在在于:该方法包括以下内容: a、在远离石门揭煤巷道迎头(I)的地方安装传感器(2)，在传感器(2)的后方安装震源⑶； b、传感器(2)与迎头(I)之间的距离主要以震源(3)产生的信号能从煤层(4)反射回来并被传感器(2)接收到为原则； c、传感器(2)和震源(3)安装在石门揭煤巷道(5)的同一面，并且是石门揭煤巷道(5)接近煤层(4)的一面，震源(3)和传感器(2)按照中线位置安装； d、震源(3)要垂直于石门揭煤巷道(5)的面，从而使激发的地震波能被传感器(2)接收； e、使用钻探测量煤层(4)的平均厚度； f、测得传感器(2)接收到煤层顶板(6)反射回的面波(8)的第一时间(tl)以及传感器(2)接收到煤层底板(7)反射回的面波(8)的第二时间(t2)，并计算出第二时间(t2)与第一时间(tl)之间的时间差(At); g、根据钻探测得的煤层⑷的厚度以及时间差(At)计算出煤层⑷中横波(9)的传播速度； h、由横波(9)速度的变化趋势，监测煤层(4)的瓦斯的抽排效果。2.根据权利要求1所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:所述传感器(2)的数量为两个或两个以上。3.根据权利要求2所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:相邻传感器(2)之间的距离相等。4.根据权利要求1或2或3所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:所述的传感器(2)为三维传感器。5.根据权利要求1或2或3所述的用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，其特征在于:所述的传感器(2)为一维传感器，一维传感器的方向应垂直于石门揭煤巷道(5)的面，并与石门揭煤巷道(5)的面具有良好的耦合，使其能接收到震源(3)激发的面波和反射回来的面波。
【专利摘要】一种用于石门揭煤中的煤层瓦斯抽采效果连续监测方法，该方法要求在远离迎头的地方且位于巷道接近煤层的一面按照中线位置安装传感器和震源，传感器与迎头之间的距离以震源产生的信号能从煤层反射回来并被传感器接收到为原则，震源要垂直于巷道的面，要使用钻探测量煤层的平均厚度，计算出传感器接收到煤层顶板反射回的面波的第一时间及接收到煤层底板反射回的面波的第二时间之间的时间差，用煤层厚度以及时间差计算出煤层中横波的速度，由横波速度的变化趋势，监测煤层的瓦斯的抽排效果。本发明的优点是可以实时、连续地进行监测，能够提高时间识别的精度和测量的精度，工序简单，省时省力，适用性高，不影响巷道掘进施工，不需移动掘进设备。
【IPC分类】E21F17/18, E21F7/00
【公开号】CN104895600
【申请号】CN201510309153
【发明人】郭来功, 杨本才, 欧阳名三
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日
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