CN113932764A - 基于微震监测技术的煤矿采空区地表沉降数据采集*** - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，包括地震波传感器、数据采集站和数据处理主机，该***采用地表及深孔埋设的方式，实现了噪声低、响应快的特点。通过地表网格和深孔贴近底层，配合微震波高低频传播特点，实现具有远距离，大区域，三维、实时监测和时间连续的特点。数据通过专业化数据处理软件，能实现准确的得到微震事件发生的三维空间位置和量级，从而对岩体破坏情况和充填治理效果做出评估。通过微震监测手段，实现长时间和广区域的底层监控，在降低企业成本风险和提供有效采空区治理方案、治理位置、评估治理效果等方面有着很好的应用。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿数据采集技术领域，尤其涉及一种基于微震监测技术的煤矿采空区地表沉降数据采集***。
背景技术
矿井完成煤炭资源大规模采出后形成大面积采空区，形成不良工程和地质条件，给采空区的再利用带来困难和安全隐患。根据现有规划对采空区土地复垦，生态治理及相应采空区上方建筑物修建的需求，希望通过对上覆岩层，地表下沉情况进行有效的监测，以针对性的对采空区薄弱区域进行注浆等手段进行治理。
地表沉降塌陷，采空区垮落等岩体宏观破坏前都会存在微地震的发生。近年来，随着微电子及计算机技术突飞猛进，微震监测具有了能直接确定岩体内破裂位置及性质；布置方式灵活，能长期进行监测，覆盖区域广泛等特点。通过对地震波有效的拾取和分析，微震监测能为采空区地质破坏情况提供有效监测判断和定位，为企业进行针对性治理提供依据。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的一方面实施例提出一种基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，包括地震波传感器、数据采集站和数据处理主机，通过埋设于地表和/或深埋的地震波传感器采集微震信号，将微震信号通过传输介质传送到数据采集站，汇总发送到数据处理主机，数据处理主机对数据进行分析。
在一些实施例中，所述数据处理主机连接GPS授时同步服务器，并且数据处理主机内置有定位和统计分析软件，对数据进行分析，确定事件发生的位置及性质。
在一些实施例中，所述地震波传感器深埋于地下400-500m的深孔内，竖直方向梯次布置若干个。
在一些实施例中，所述深孔内梯次布置4-8个地震波传感器。
在一些实施例中，将若干个地震波传感器深埋于深孔内之后，通过注浆的方式将地震波传感器固定位置。
在一些实施例中，地震波传感器在地表布置4-8个，相邻两个地震波传感器间距为200-300m。
在一些实施例中，地震波传感器内置无线传输模块，将采集的数据传输到数据采集站。
在一些实施例中，地震波传感器在地表的埋设方式为：在地表挖设浅坑，坑底平整压实，将一个地震波传感器放入浅坑内，确定地震波传感器的放置朝向，用沙土填埋压实。
在一些实施例中，所述浅坑为深度为30-50cm、直径为15cm的圆柱状的坑。
本申请的另一方面实施例提出一种基于微震监测技术的地表沉降数据采集***的用途，用于煤矿采空区地表沉降数据的采集。
本发明同现有技术相比，有如下特点：该***的地表及深孔埋设的方式，实现了噪声低、响应快的特点。通过地表网格和深孔贴近底层，配合微震波高低频传播特点，实现具有远距离，大区域，三维、实时监测和时间连续的特点。数据通过专业化数据处理软件，能实现准确的得到微震事件发生的三维空间位置和量级，从而对岩体破坏情况和充填治理效果做出评估。通过微震监测手段，实现长时间和广区域的底层监控，在降低企业成本风险和提供有效采空区治理方案、治理位置、评估治理效果等方面有着很好的应用。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，
其中：
图1为本申请实施例中数据采集***的结构框图；
图2为本申请实施例中地震计的整体布局图；
图3为本申请实施例中地震计在地表区域的布局图；
附图标记：
1-地震计；2-深孔。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图1-3描述本申请实施例的一种基于微震监测技术的煤矿采空区地表沉降数据采集***。
本申请的一方面实施例提出一种基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，该***主要工作可划分为信号拾取，数据采集，信号传输，数据统计分析的工作流程，如图1所示，具体包括地震计1(地震波传感器)、数据采集站和数据处理主机，通过埋设于地表和深埋的地震计1采集采空区及上覆岩层中产生的微震信号，将微震信号数据通过传输线缆和/或光缆(无线)传送到数据采集站，汇总发送到地面的数据处理主机，数据处理主机对数据进行分析。
在一些实施例中，所述数据处理主机连接GPS授时同步服务器，并且数据处理主机内置有定位和统计分析软件，对数据进行分析，确定事件发生的位置及性质。
地震计1完成信号收集工作，根据信号传播范围和探测有效距离确定控制范围，通过相应的测绘设备确定地震计1的安装地点。
地震计1在地表的埋设方式为：如图2-3所示，在地表挖设深度为40cm、直径为15cm的圆柱状浅坑，坑底平整压实，将一个地震计1放入浅坑内，确定地震计1的放置朝向，配合连接GPS天线，用沙土将浅坑填埋压实，确保微震波有效拾取。
地表放置地震计1按照预先设定的采集参数，对内置正交三分量高灵敏度短周期地震检波器通道进行连续的数字化同步采集，将采集数据记录存储在采集站内部的大量非易失性存储器中。内置高灵敏度卫星定位与授时模块，配合内置+外置高灵敏度有源天线，最大程度上减少卫星授时失锁概率。卫星授时连续驯服策略配合高稳定度内部时钟源，实现微秒量级精度的广域***同步采集。内置可充电锂电池组，实现超长时间野外连续采集和记录。地震计1内置无线传输模块，将采集的数据传输到数据采集站。
如图2所示，深孔埋设地震计1通过在采空区上方向下深挖400m-500m深孔2，向孔下梯次配置4个地震计1，将4个地震计1用绳子栓上后向深孔下放，到预定位置后，通过注浆方式将地震计1固定住，实现和底层紧密贴合和防水的目的。放置于深孔2内，使地震计1贴近微震源，确保数据的实时和有效。
深孔2埋设的地震计1通过光纤进行数据传输，排除数据传输中的干扰，实现数据长距离传输。地面工作站配合GPS授时同步模块，确保授时精度，实现实时监测。
地面设备安装：将数据处理主机、数据采集站、GPS授时同步服务器安装在地面工作站，各设备正常***通电。数据处理主机网线和GPS授时同步服务器连接到中心交换机上，GPS授时同步服务器***天线和网线，GPS授时同步服务器天线放置在室外开阔位置，以便接受GPS信号。数据采集站通过光缆连接数据处理主机，且连接有用于接收地震计1传输的信号的光纤接线盒。数据采集站通过电源供电。
在一些实施例中，所述地震计1深埋于地下400-500m的深孔2内，根据实际需要可竖直方向梯次布置若干个。
在一些实施例中，深孔2可以根据实际需要开有多个。
在一些实施例中，根据实际需要，地震计1在地表布置若干个，相邻两个地震计1间距为200-300m，以便进行广区域的监测。
在一些实施例中，可根据实际需要，选择采用不同频段的地震计1。
本申请的另一方面实施例提出一种基于微震监测技术的地表沉降数据采集***的用途，用于煤矿采空区地表沉降数据的采集，也可用于其他领域的地表数据采集。
该***的地表及深孔埋设的方式，实现了噪声低、响应快的特点。通过地表网格和深孔贴近底层，配合微震波高低频传播特点，实现具有远距离，大区域，三维、实时监测和时间连续的特点。数据通过专业化数据处理软件，能实现准确的得到微震事件发生的三维空间位置和量级，从而对岩体破坏情况和充填治理效果做出评估。通过微震监测手段，实现长时间和广区域的底层监控，在降低企业成本风险和提供有效采空区治理方案、治理位置、评估治理效果等方面有着很好的应用。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，包括地震波传感器、数据采集站和数据处理主机，通过埋设于地表和/或深埋的地震波传感器采集微震信号，将微震信号通过传输介质传送到数据采集站，汇总发送到数据处理主机，数据处理主机对数据进行分析。
2.根据权利要求1所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，所述数据处理主机连接GPS授时同步服务器，并且数据处理主机内置有定位和统计分析软件，对数据进行分析，确定事件发生的位置及性质。
3.根据权利要求1所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，所述地震波传感器深埋于地下400-500m的深孔内，竖直方向梯次布置若干个。
4.根据权利要求3所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，所述深孔内梯次布置4-8个地震波传感器。
5.根据权利要求3所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，将若干个地震波传感器深埋于深孔内之后，通过注浆的方式将地震波传感器固定位置。
6.根据权利要求1所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，地震波传感器在地表布置4-8个，相邻两个地震波传感器间距为200-300m。
7.根据权利要求1所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，地震波传感器内置无线传输模块，将采集的数据传输到数据采集站。
8.根据权利要求1所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，地震波传感器在地表的埋设方式为：在地表挖设浅坑，坑底平整压实，将一个地震波传感器放入浅坑内，确定地震波传感器的放置朝向，用沙土填埋压实。
9.根据权利要求8所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***，其特征在于，所述浅坑为深度为30-50cm、直径为15cm的圆柱状的坑。
10.一种权利要求1-9任一项所述的基于微震监测技术的地表沉降数据采集***的用途，其特征在于，用于煤矿采空区地表沉降数据的采集。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220114 |