山东科技大学;尤洛卡(山东)矿业科技有限公司黄启铭获国家专利权
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龙图腾网获悉山东科技大学;尤洛卡(山东)矿业科技有限公司申请的专利掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115585014B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211323251.4,技术领域涉及:E21F17/00;该发明授权掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法是由黄启铭;李明阳;连小勇;韩雪峰;张爱民;冯旭;桂真;陈凯鹏设计研发完成,并于2022-10-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法,包括以下步骤:安装微震监测装置、注水管路和地音监测装置,形成微震及地音监测系统与高压注水控制系统;通过控制器开启微震及地音监测系统,在冲击地压发生之前,掘进巷道周边围岩会发生变形和微小断裂破坏产生信号,微震及地音监测系统将微震信号、地音信号通过监测电缆传输到数据采集仪,数据采集仪将信号无线传输至控制器;控制器接收到信号后,进行风险信号的分析、处理,确定冲击地压即将发生的区域,随后通过防水线缆发出信号,开启高压水泵以及该区域对应注水管上的自控阀门,启动风险区域范围内的注水作业。本发明有力保障了矿工群体的生命安全和矿山企业长久稳定发展。
本发明授权掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法在权利要求书中公布了:1.一种掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法,其特征在于:包括控制器1、数据采集仪2、高压水泵3、注水管8、微震传感装置4和地音传感装置5; 所述微震传感装置4包括调节螺栓41、调节螺母42、螺栓挡板43、微震传感器44和锥形头45,所述调节螺母42旋接在调节螺栓41上端,所述调节螺栓41的下端穿过螺栓挡板43并通过传输线46与微震传感器44的上端连接,所述微震传感器44的下端与锥形头45连接,微震传感器44外套有保护杆47,所述保护杆47分为两段,两段之间通过菱形弹性架48相连,所述菱形弹性架48的下端连接有恢复弹簧49,所述保护杆47能随菱形弹性架48的宽窄变化进行伸缩运动,菱形弹性架48张开时会挤压恢复弹簧49产生弹力; 所述地音传感装置5包括地音传感器51,所述地音传感器51外套有保护罩52,所述保护罩52与地音传感器51之间填充有隔音材料53,所述地音传感装置5配套有锚杆6,地音传感装置5能直接安装在锚杆6上; 掘进巷道冲击预警与注水卸压一体化防灾方法包括以下步骤: S1、安装微震监测装置 掘进工作面每推进10-15m,便在掘进巷道两侧钻设监测孔,一侧一个,钻孔位置距掘进工作面3-5m,钻孔直径为30-35mm,孔深3-5m,形成的两监测孔与掘进方向呈90°,监测孔形成后,采用高压风将监测孔内部的岩石残渣清理干净,使用安装杆对监测孔进行探空,确保监测孔完整顺畅;将两微震传感装置4安装在最前方的两监测孔中,使锥形头45与岩体紧密耦合,并拧紧调节螺母42,使菱形弹性架48张开抵紧在监测孔内壁上,从而使微震传感装置4完全固定于监测孔内; S2、注水孔布置 随着掘进工作面的推进,在工作面的两帮各钻设一个注水孔,所成注水孔与掘进方向的夹角呈12°-16°,注水孔孔深18-20m,注水孔成形后,使用高压风将注水孔内部的岩石残渣清理干净,将注水管8置于注水孔内,随后用混合好的水泥对注水孔进行封孔,封孔深度1.8-2.2m; S3、安装地音监测装置 随着掘进工作面的推进,将两微震传感装置4从上两个监测孔取出后置于最前方的两监测孔中,在微震传感装置4后方的监测孔中装入锚杆6,安装深度超过2m,锚杆6露出围岩20-25cm,向对应监测孔中注入水泥,待水泥凝固使锚杆6完全固定后,将地音传感装置5分别安装在最临近微震传感装置4的锚杆6裸露段上,用于接收岩体介质内部在有载荷作用下发生微破裂时的声波; S4、安设微震及地音监测系统与高压注水控制系统 将微震传感装置4和地音传感装置5通过监测电缆7与数据采集仪2连接,所述数据采集仪2通过无线传输信号与外部的控制器1连接,形成微震及地音监测系统;将注水管8与高压水泵3连接,所述高压水泵3通过防水线缆9与控制器1连接,每个注水管8上配备有自控阀门10,形成高压注水控制系统; S5、冲击风险预警 通过控制器开启微震及地音监测系统,在冲击地压发生之前,掘进巷道周边围岩会在应力集中作用下发生变形和微小断裂破坏,产生高能低频信号和低能高频信号,信号会以断裂位置为中心向四周传播,被附近的监测装置监测到,其中,高能低频信号能被微震传感装置4监测到,低能高频信号能被地音传感装置5检测到,微震及地音监测系统将微震信号、地音信号通过监测电缆7传输到数据采集仪2,数据采集仪2将信号无线传输至控制器1; S6、注水防灾 控制器1接收到信号后,进行风险信号的分析、处理,确定冲击地压即将发生的区域,划定风险区域范围,随后通过防水线缆9发出信号,开启高压水泵3以及该区域对应注水管8上的自控阀门10,启动风险区域范围内的注水作业,增加区域围岩的含水率,软化岩体,释放围岩内部积聚的弹性势能,降低应力集中程度,进而降低和消除冲击动力风险;注水过程中,微震及地音监测系统持续监测冲击风险,并将数据传输至控制器1;当冲击地压风险消除后,控制器1发出关闭信号,高压水泵3及自控阀门10关闭,注水结束; S7、移动调整监测系统 在冲击预警解除后,恢复正常的掘进工作,当再次掘进工作面推进10-15m后,在掘进巷道两侧钻设两监测孔,松开微震传感装置4上的调节螺母42,菱形弹性架48在恢复弹簧49的弹力下能相对监测孔内壁缩回,抽出保护杆,将微震传感装置4从监测孔中拆出,随后置于下一监测孔中进行冲击地压的监测。
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