本發(fā)明涉及一種煤巖深部電位的測量方法，屬于煤巖動力災害地球物理參數(shù)測量及礦山安全監(jiān)測領域。

背景技術：

隨著煤炭開采深度的延伸和開采強度的增加，煤與瓦斯突出、沖擊地壓等煤巖動力災害變得日趨嚴重，對煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了極大的威脅。因此在動力災害發(fā)生之前進行有效識別預警并及時采取預防措施對煤巖動力災害防治工作尤為重要。近年來，中國礦業(yè)大學對不同受載方式下煤巖體變形破裂過程進行了大量的測試和研究，發(fā)現(xiàn)煤巖體受載或變形破裂時有自由電荷的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移，并會產(chǎn)生電位信號；研究同時建立了煤巖破壞自由電荷與煤體應力的本構(gòu)關系，發(fā)現(xiàn)自由電荷累積與煤的損傷參量呈正相關性，可以反映煤體的損傷程度。

目前，對于煤巖體破壞產(chǎn)生電位信號的研究主要集中于實驗室研究，對現(xiàn)場煤巖深部電位信號的測量和分析研究還很少。因此，迫切需要一種能夠測量煤巖深部電位信號的方法為煤巖深部電位特征規(guī)律研究和煤巖動力災害的監(jiān)測預報提供技術支持。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術，提供一種測量煤巖深部電位的方法，用于煤與瓦斯突出、沖擊地壓等煤巖動力災害產(chǎn)生的煤巖體內(nèi)部電位信號的測量，解決了現(xiàn)有方法只能測量煤巖體表面電位而不能測量煤巖深部電位的技術問題。

技術方案：一種煤巖深部電位的測量方法，包括以下步驟：

第一步，用鉆機由煤巖體表面向煤巖內(nèi)部打深孔鉆孔；

第二步，將電極布置在深孔鉆孔中；所述電極為表面間隔布置有氣囊式電位采集裝置的高強度絕緣管，所述氣囊式電位采集裝置為表面固定有電位采集片的氣囊；

第三步，向電極的氣囊充氣，使氣囊膨脹至氣囊表面的電位采集片與孔壁接觸耦合；

第四步，將電極的信號傳輸屏蔽線連接到電位采集儀的信號采集端口上，將電位采集儀和信號處理終端主機用通信導線連接起來；

第五步，接通電源，調(diào)試電位采集儀和信號處理終端主機；

第六步，調(diào)試完成后，開始進行煤巖深部電位測量，用電位采集儀實時采集電極測量到的電位信號；用信號處理終端主機實時分析儲存電位采集儀采集到的電位信號，根據(jù)煤巖內(nèi)部電位信號分布特征分析煤巖應力狀態(tài)及其體穩(wěn)定性；

第七步，測量完成后，將氣囊泄壓，將電極從深孔鉆孔中取出，以備下次使用。

進一步的，所述電極的布置方式為共地點電位差方式，測得的電位信號為電位采集片與共地接地線的電位差。

進一步的，電位采集儀和電極的信號傳輸方式有兩種，一種為串行信號傳輸方式，即位于同一個電極上的電位采集片逐個向電位采集儀傳輸電位信號；另一種為并行信號傳輸方式，即位于同一個電極上的電位采集片同時向電位采集儀傳輸電位信號。

有益效果：本發(fā)明提供的煤巖深部電位的測量方法，通過在煤巖深部布置特制電極來測量煤巖深部的電位信號，為煤巖動力災害和地質(zhì)災害提供預警參數(shù)。本發(fā)明具有自動化程度高、實用性較強、安裝方便、操作更快捷、監(jiān)測區(qū)域靈活等特點，能夠真實反映測量區(qū)域煤巖體的變形破壞情況。

附圖說明

圖1為煤巖深部電位測量方法結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。

如圖1所示，本發(fā)明包括電極1、電位采集儀2和信號處理終端主機3，電極1和電位采集儀2用信號傳輸屏蔽線連接，電位采集儀2和信號處理終端主機3用通信導線連接；電位采集儀2實時采集電極1測量到的電位信號；信號處理終端主機3實時分析儲存電位采集儀2采集到的電位信號，根據(jù)煤巖內(nèi)部電位信號分布特征分析煤巖應力狀態(tài)及其體穩(wěn)定性。

電極1為表面間隔布置有氣囊式電位采集裝置4的高強度絕緣管5。氣囊式電位采集裝置4為表面固定有電位采集片6的氣囊7。特制電極1的布置方式為共地點電位差方式，測得的電位信號為電位采集片6與共地接地線的電位差。電位采集儀2和電極1的信號傳輸方式有兩種，一種為串行信號傳輸方式，即位于同一個電極1上的電位采集片6逐個向電位采集儀2傳輸電位信號；另一種為并行信號傳輸方式，即位于同一個電極1上的電位采集片6同時向電位采集儀2傳輸電位信號。高強度絕緣管5為高強度塑料管；電位采集片6為金屬銅片。

本發(fā)明的煤巖深部電位的測量方法主要步驟包括：

第一步：預制電極1，首先將銅電位采集片6粘貼在氣囊7表面上，然后將氣囊7與高強度絕緣管5粘接起來，最后給氣囊7充氣，檢驗氣囊7的密閉性；

第二步：用鉆機由煤巖體表面向煤巖內(nèi)部打深孔鉆孔，鉆孔直徑要大于電極1直徑；

第三步：將電極1的銅電位采集片6表面涂上導電膠，然后將電極1布置在深孔鉆孔中；通過向氣囊7充氣使氣囊7膨脹，從而達到氣囊7表面的電位采集片6主動與孔壁接觸耦合的目的；

第四步：將電極1的信號傳輸屏蔽線連接到電位采集儀2的信號采集端口上，再將電位采集儀2和信號處理終端主機3通過通信導線連接起來；

第五步：接通電源，調(diào)試電位采集儀2和信號處理終端主機3；

第六步：待系統(tǒng)調(diào)試完畢，開始進行煤巖深部電位測量，用電位采集儀2實時采集電極1測量到的電位信號；用信號處理終端主機3實時分析儲存電位采集儀2采集到的電位信號，根據(jù)煤巖內(nèi)部電位信號分布特征分析煤巖應力狀態(tài)及其體穩(wěn)定性。

第七步：待監(jiān)測完畢后，可以將氣囊7泄壓，并從深孔鉆孔中將電極1取出，以備下次使用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。