[實用新型]高密度電阻率監測圍巖松動圈的系統

無效

• 申請號: 200920143376.2
• 申請日: 2009-03-17
• 公開（公告）號: CN201401174Y
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 程樺;榮傳新;王樺;姚直書;蔡海兵;王曉健;宋海清
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21C39/00
• 分類號: E21C39/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本實用新型為一種監測系統，具體是高密度電阻率監測圍巖松動圈的系統。

背景技術：

近幾年來，隨著我國經濟持續高速穩定發展，能源需求旺盛，煤炭產量大幅度增加，2001年我國煤炭產量為10.98億t，2003年達到16億t，2004年達到19億t，2005年接近22億t。這使得礦井開采延伸速度加快，采深進一步加大，一些中老礦井及深部礦井，已經進入深部開采階段，東北及中東部地區的多數礦區開采歷史長，開采深度大，如平煤集團十二礦深部已經達到1150m。國際方面，隨著經濟的發展、人類生活水平的提高，對金屬礦產的需求量與日劇增，金屬礦產的開采深度不斷延伸，南非是世界上礦山開采深度最大的國家，開采深度已達4600m。隨著開采深度的增大，礦井開采地質力學環境與淺部開采相比發生明顯改變，導致深部開采工程災害日趨嚴重。正是由于深部開采地質力學環境的改變，使得深部開采巖石力學行為與淺部明顯不同，基于淺部開采形成的巖層控制理論與技術不能適應深部開采。為了保證深部資源的安全高效開采，必須開展深部開采相關問題的研究。深部開采主要研究方向不但包括深部開采巖體力學基本特性、深部開采巷道工程穩定性控制、深部開采動力災害防治、深部開采巖層移動與開采沉陷控制等方面，而且應包括測試理論與測試技術的研究。

采礦和地下工程都需要在地下開挖，形成一定大小的空間，并保持該空間的穩定。但是，地下空間的開挖將會擾動巖石介質，造成巖石內應力和巖石強度的變化，產生巖石應力轉移、集中和巖石強度的減小，使周圍巖石發生變形甚至破壞，發生巖石物理狀態的改變。這個在開挖的空間周圍所形成的破裂區，一般是圍繞開挖空間形成環狀。這個由于應力作用產生的環狀破裂帶稱為巷道圍巖松動圈，簡稱為松動圈。

松動圈的大小是選擇支護方式的重要依據和前提。目前，常用的松動圈測試方法有聲波法、多點位移計法、地震波法、地質雷達法和滲透法等。但是，上述方法在峒室(尤其是大斷面峒室)松動圈測試大都存在著數據采集速度慢、費用高或操作困難等缺點。因此，有必要研究安裝工藝簡單、操作簡便、快速經濟的松動圈探測技術。

實用新型內容：

本實用新型目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種高密度電阻率監測圍巖松動圈的系統。本實用新型使松動圈探測技術工藝簡單、操作簡便、快速經濟、準確可靠。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

高密度電阻率監測圍巖松動圈的系統，其特征在于：在圍巖巷道內的多個斷面上分別鉆孔5～9個，鉆孔呈圓周分布，孔的深度為5～7m，孔的直徑為45～55mm；將電極按照每間隔0.1-0.3米，按照先里后外的順序固定于空心導桿上，空心導桿帶同各電極置于鉆孔內，通過耦合劑將電極、空心導桿與孔壁耦合成一體，所述的各電極均連接到多芯電纜上，所述的多芯電纜接入到電阻率儀。

巖層變形必然導致巖石的孔隙度和孔隙結構發生變化，從而導致巖石電阻率發生變化。當應力在巖石強度極限范圍內時，隨著應力的增大，干燥或稍許含水的巖石其電阻率會減小，這是因為由于孔隙度降低、顆粒間接觸良好的原因；除此之外，巖石中孤立的含水孔隙在壓力的作用下閉合形成連續的導電通路，也會使其電阻率減小。當應力超過巖石強度極限時，隨著應力的增大，巖石變形破裂，其電阻率會明顯增大。根據此原理，可利用在圍巖中施工地質鉆孔、在孔中埋設電極、采用高密度電阻率法采集數據的方法對覆巖破壞情況進行監測。

本實用新型利用錨桿鉆機鉆孔、錨固劑封閉孔口、簡易壓力容器灌注水泥漿、高密度電阻率法采集數據。

本實用新型的優點是：

本實用新型具有施工工藝簡單、緊密結合巷道開挖與支護的工藝特點，做到了因地制宜、簡便易行，且做到“一次安裝，長久監測”。

附圖說明：

圖1為本實用新型中鉆孔的布置圖；

附圖2為本實用新型的電極與鉆孔壁耦合示意圖。

具體實施方式：

高密度電阻率監測圍巖松動圈的系統，在圍巖巷道1內的多個斷面上分別鉆5～9個孔2，孔2呈圓周分布，孔2的深度為5～7m，孔2的直徑為45～55mm；將電極3按照每間隔0.1-0.3米，按照先里后外的順序固定于空心導桿4上，空心導桿4帶同各電極3置于鉆孔內，通過耦合劑將電極、空心導桿4與孔2內壁耦合成一體，各電極3均連接到多芯電纜5上，所述的多芯電纜5接入到電阻率儀。

系統施工方法

1、鉆孔2施工