【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤炭开采，尤其涉及一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法。
技术介绍
1、随着煤炭资源向深部开采，深部矿压逐渐成为影响矿井安全生产的主要灾害之一。当井下煤层进行开采活动时，煤层上覆岩层随着采煤工作面推进不断发生冒落、弯曲、滑移、破断等活动，造成采场中能量及应力的不断变化，这些变化最终表现在工作面支架受力、围岩变形和支护体失效等，易导致矿井发生动力灾害事故。为对此类风险隐患进行预控和防范，需要对巷道的厚硬顶板进行预处理，在煤矿开采过程中多采用定向长钻孔水力压裂破坏顶板完整性，减小应力集中强度，降低坚硬顶板突然垮塌诱发灾害的风险。由于传统技术手段难以直观检测到细微压力变化，导致对水力压裂作用下的顶板活动规律研究相对较少。微震监测技术相较于传统的物理观测手段而言，能够更加精细地观测到水力压裂后顶板活动的微小变化。开展基于微震的定向长钻孔水力压裂作用下顶板活动规律研究，对于煤矿安全高效的开采具有重要意义。
2、微震监测技术作为一种立体区域振动波监测手段，利用所监测区域岩体水力压裂后岩石破碎而发生的声发射现象，通过布设传感器来捕捉破裂时产生的微震信号，然后利用高精度仪器将这些信号转化为数字信号进行记录和分析，其优势在于其高灵敏度、高分辨率和实时性。它可以通过对微小振动信号的监测和分析，提供水力压裂活动的位置规模的准确信息，为煤矿开采顶板压力的安全管理和通过水力压裂释放煤层顶板应力集中可行性研究提供有力支持。
3、中国专利(公开号：cn118191967a，公开日：2024年06月14日)公
4、由于传感器在巷道走向布置存在限制,安装高度以及安装位置无法参照传统的布置方式，常规的地下顶板监测通常将微震传感器布置于巷道帮壁斜上方或上方一定距离处，由于水力压裂破裂信号较为微弱且传播距离较近，而对于最高钻孔布置距离巷道地面较高的钻场，常规的布置方式精确度较差，不满足监测需求。因此，水力压裂顶板监测不能使用常规的传感器布置方式，需要一种新的传感器布置方式。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法。
2、一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，具体包括以下步骤：
3、s1：在第一个联巷辅助运输巷道(17)和胶带运输巷道(16)布置第一组传感器
4、s1.1：在辅助运输巷道(17)顶板上，从辅助运输巷道(17)一侧向胶带运输巷道(16)方向打长钻孔，长钻孔整体均在水力压裂钻孔一侧且与辅助运输巷道(17)形成角度；在长钻孔孔底布置传感器i(1)；
5、s1.2：在辅助运输巷道(17)与胶带运输巷道(16)间的岩壁上垂直辅助运输巷道(17)的方向打短钻孔，在短钻孔孔底布置传感器ⅲ(3)；
6、s2：沿工作面推进方向，在下一个联巷辅助运输巷道(17)和胶带运输巷道(16)布置第二组传感器
7、s2.1：在辅助运输巷道(17)与胶带运输巷道(16)间的岩壁上打长钻孔，垂直辅助运输巷道(17)的方向，长钻孔从下方两个水力压裂钻孔中心连线的中点穿过，在长钻孔孔底布置传感器ⅱ(2)；
8、s2.2：在辅助运输巷道(17)与胶带运输巷道(16)间的岩壁上垂直于辅助运输巷道(17)打短钻孔，在短钻孔底布置传感器ⅳ(4)；
9、s3：随巷道推进，重复步骤s1～s2，交替布置第一组与第二组传感器。
10、所述步骤s1.1中，传感器i(1)在垂直于巷道推进方向倾角为75°方向，与工作面推进方向呈63°，与长钻孔水平投影呈60°，钻孔长度73.4m。
11、所述步骤s1.2中，传感器ⅲ(3)位于胶带运输巷道(16)向辅助运输巷道(17)正上方垂直于巷道推进方向倾角为38°方向，钻孔长度4.5m。
12、所述步骤s2.1中，传感器ⅱ(2)位于胶带运输巷道(16)正上方垂直于巷道推进方向倾角为54°方向，钻孔长度80.3m。
13、所述步骤s2.2中，传感器ⅳ(4)位于胶带运输巷道(16)正上方垂直于巷道推进方向倾角为45°方向，钻孔长度4.5m。
14、所述步骤s1和s2中的各长钻孔、短钻孔的角度不一且方向各异，长钻孔、短钻孔中布置的传感器在垂直投影上呈交错排布。
15、该方法中所采用的传感器均为速度型传感器。
16、所述步骤s1中的长钻孔内设置的传感器距离最近的水力压裂钻孔中心距离12m，且第一组传感器布置时钻设的长钻孔和第二组传感器布置时钻设的长钻孔均与距离巷道最远的水力压裂钻孔在同一高度，第一组传感器布置时钻设的短钻孔和第二组传感器布置时钻设的短钻孔均与最近的水力压裂钻孔中心距离26.5m。
17、本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术提供了采用一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，在辅助运输巷道顶板上辅助运输巷道和胶带运输巷道布置传感器，在每组传感器布置中，钻设了长钻孔和短钻孔，一长一短的包络式布孔方式更有利于增加测量的准确性，长钻孔内设置的传感器和短钻孔内设置的传感器可以同时测量不同深度的水力压裂产生的微震事件情况。通过比较长钻孔内设置的传感器和短钻孔内设置的传感器的测量结果，可以更准确更全面地观测到微震事件发生的位置和大小情况，在提高测量的准确性同时相互验证测量结果的准确性，降低因单一传感器故障而导致的测量错误的概率，并且可以同时进行多个位置的测量，提高测量的效率。这对于包络钻孔等需要大量测量点的工程来说，可以节省时间和人力成本。
19、本专利技术建立了更精确监测煤层顶板水力压裂产生的微震事件发生位置与规模的监测方案，实现煤层在水力压裂中顶板微破裂信号源的有效捕捉，提高微震震源的定位精度，为水力压裂设计提供指导和借鉴。
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1.一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤S1.1中，传感器I(1)在垂直于巷道推进方向倾角为75°方向，与工作面推进方向呈63°，与长钻孔水平投影呈60°，钻孔长度73.4m。
3.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤S1.2中，传感器Ⅲ(3)位于胶带运输巷道(16)向辅助运输巷道(17)正上方垂直于巷道推进方向倾角为38°方向，钻孔长度4.5m。
4.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤S2.1中，传感器Ⅱ(2)位于胶带运输巷道(16)正上方垂直于巷道推进方向倾角为54°方向，钻孔长度80.3m。
5.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤S2.2中，传感器Ⅳ(4)位于胶带运输巷道(16)正上方垂直于巷道推进方向倾角为45°方
6.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤S1和S2中的各长钻孔、短钻孔的角度不一且方向各异，长钻孔、短钻孔中布置的传感器在垂直投影上呈交错排布。
7.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：该方法中所采用的传感器均为速度型传感器。
8.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤S1中的长钻孔内设置的传感器距离最近的水力压裂钻孔中心距离12m，且第一组传感器布置时钻设的长钻孔和第二组传感器布置时钻设的长钻孔均与距离巷道最远的水力压裂钻孔在同一高度，第一组传感器布置时钻设的短钻孔和第二组传感器布置时钻设的短钻孔均与最近的水力压裂钻孔中心距离26.5m。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤s1.1中，传感器i(1)在垂直于巷道推进方向倾角为75°方向，与工作面推进方向呈63°，与长钻孔水平投影呈60°，钻孔长度73.4m。
3.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤s1.2中，传感器ⅲ(3)位于胶带运输巷道(16)向辅助运输巷道(17)正上方垂直于巷道推进方向倾角为38°方向，钻孔长度4.5m。
4.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置方法，其特征在于：所述步骤s2.1中，传感器ⅱ(2)位于胶带运输巷道(16)正上方垂直于巷道推进方向倾角为54°方向，钻孔长度80.3m。
5.根据权利要求1所述的一种适用于煤层顶板水力压裂的微震监测传感器布置...
【专利技术属性】
技术研发人员：石垚，任湘霖，王志超，徐世达，雷瀚，陈天晓，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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