1.一种煤矿采空区充填体承载压缩率监测系统,其特征在于:包括均设置在充填体上方地面上的地面信息处理系统(1)、地面震源控制系统(2)、地面监测系统(3),其中,所述地面信息处理系统(1)用于接收来自所述地面监测系统(3)的电信号,并且对电信号进行处理,其中电信号是由充填体的反射波信号经地面监测系统的检波器转化得来的,根据波的能量消耗来判断可控震源发射的信号到达的深度;根据充填体受到2MPa初始压力压实后充填体的厚度和充填体达到稳定时的厚度之差,依据承载压缩率公式计算充填体的承载压缩率;
所述地面震源控制系统(2)用于根据待测试的充填体深度调整地面上震源的震动幅度,形成以可控震源为上表面中心向采空区充填体方向发射立体信号;
所述地面监测系统(3)为检波器,用于接收来自检波器底部不同深度、不同角度由于充填体的压实程度不同而发射出的反射波,并转换成电信号,传输至地面信息处理系统(1);
该煤矿采空区充填体承载压缩率监测系统的监测方法为:地面震源控制系统(2)向地下采空区充填体发射震源;根据不同压实程度下充填体弹性的差异,地面监测系统(3)接收的反射波信号不同并且将发射波信号转换成电信号传输给地面信息处理系统(1),以此判断震源信号所达到的深度,计算出充填体的厚度,并根据充填体的厚度变化来确定采空区充填体承载压缩率;具体包括如下步骤:(1)在进行测试之前查明开采煤层的厚度和采高以及煤层的埋深;
(2)根据所要测试的充填体,确定采空区充填体对应地面的位置,在检波器沿走向布置的过程中,每隔20m布置一个检波器,使得反射波与水平的夹角α在30-90°之间,于此同时在地面上布置对应的地面信息处理系统(1)、地面震源控制系统(2)和地面监测系统(3);
(3)对采空区充填体采用2Mpa的力压实后,通过地面震源控制系统(2)对地面冲击产生震动,发出信号,使得弹性波在不同压实程度的充填体中传播;地面监测系统(3)接收来自不同压实程度充填体中的反射波,并且通过检波器将接收的反射波信号转换成电信号并传输给信息处理系统(1)进行分析,最终测试第一次压实后的充填体高度h1;
(4)继续对充填体厚度进行监测,直到充填体的厚度不再发生改变即达到稳定;
(5)记采空区初始充填后的充填体厚度h1,达到稳定时的厚度为h2,根据承载压缩率的计算公式(h1-h2)/h1计算充填体的承载压缩率。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区充填体承载压缩率监测系统,其特征在于:所述检波器监测到煤层的有效深度为100-300m,最大有效厚度为3.5m。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区充填体承载压缩率监测系统,其特征在于:在整个煤层的有效深度范围内,反射波与水平之间夹角α的范围是30°-90°。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区充填体承载压缩率监测系统,其特征在于:在充填体对应的地面位置进行检波器的布置,检波器沿煤层走向布置,形成在工作面上方以震源控制系统为中心,沿走向向地面震源控制系统(2)两侧伸展的地面监测布置线路,检波器沿直线均匀分布,两侧分支每隔20m布置一个检波器。