[發明專利]一種巖體破壞失穩預警識別的方法

有效

• 申請號: 201110357858.X
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102505965A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王春來
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01L1/00;G01B21/32
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 呂中強

技術領域

本發明屬于礦山安全領域，涉及一種利用應力位移監測實現巖體破壞失穩預警識別的方法，適用于巖體開挖的礦山、水電站硐室、邊坡、隧道等。

背景技術

隨著地表淺部礦產資源的日益枯竭，礦山開采深度不斷增大，巖體破壞失穩預警顯得越來越重要。巖體破壞失穩預警是一種巖體在開挖過程中，以及礦房或礦塊開采過程中，隨著回采工作面的推進，掌握巖體應力、位移變化情況，從而達到地壓管理、實現災害預警的目的。

在礦體回采過程中，加強應力、位移監測是掌握巖體變化情況的一項重要工作。國內應力位移監測，一般利用讀數儀從應力和位移監測儀獲得數據，少數監測網絡利用監測點應力傳感器把數據輸入電腦，分析的方法多采用應力增量數據積聚增加、突變時進行預警。由于巖體在開挖后引起次生應力場重新分布，導致應力增量值突變，當巖體處于彈性階段時，巖體發生較大變形并不會產生大規模破壞失穩，傳統的分析方法沒有考慮巖體在受力變形過程中彈性階段的應力和應變變化。所以，利用應力傳感器監測數據的突變來判斷巖體破壞失穩容易產生錯誤的預警結論，這些因素極大地影響了巖體破壞失穩預警的效果，使其應用受到限制。

鑒于上述巖體失穩預警方法的不足，需要一種新的預警識別方法，既方法簡單、判別速度快、效果好，又能準確判斷巖體破壞失穩進行預警，同時還具有較好的適用性。

發明內容

本發明是針對礦山安全、公路鐵路交通隧道和水利水電硐室等工程中巖體破壞失穩預警效果差，容易產生錯誤的預警結論等問題，提出了采用應力位移監測數據實現巖體破壞失穩預警的一種方法，不但方法簡單，而且大大提高了巖體破壞失穩預警的準確性。

一種巖體破壞失穩預警識別的方法，其特征在于：

(1)根據多點位移計的徑向尺寸，在開挖面的垂直方向實施鉆孔，直徑一般為45mm～76mm，鉆孔長度為開挖空間尺寸半徑r₀的3倍以上，長度記為L，產生的位移值為Δl，單位均為mm，最深的位移監測點應處于原巖應力區，錨固點數量約3-5個，用來掌握巖體受力應變變化情況；

(2)鉆孔應力計監測應力方向應與多點位移計監測位移方向保持一致，首先將固定工具與傳感器連接起來，安裝桿插入傳感器的中心凹槽中，確定傳感器監測應力方向，將傳感器的數據傳輸電纜端口連接上讀數儀，顯示頻率。然后，左手緊握外面的固定工具使它不轉動，用右手順時針擰動安裝工具，給傳感器一個初始應力，直到顯示的壓力值達到一定量(比初始頻率低5Hz～10Hz時)，停止扭動安裝工具；將安裝桿抽出，再將固定工具退出鉆孔，傳感器安裝完畢；待頻率穩定后(約十分鐘)，記錄此時傳感器的頻率作為初始頻率，輸入儀表進行調零；以后操作儀表可直接表示巖體的應力增量值Δσ；

(3)提出的利用監測位移增量值Δl與鉆孔最深錨點長度L換算應變增量值Δε，然后，利用應力增量值Δσ與應變增量Δε換算正切模量E_t，方法是其中Δσ＝σi_-σ_i-1、Δl＝l_i-l_i-1、Δϵ=ΔlL;]]>

(4)預警識別過程如下：

1)按照設計要求實施鉆孔；

2)利用安裝桿安裝多點位移計，最深錨固點處于原巖狀態；

3)利用安裝桿安裝鉆孔應力計，要求鉆孔應力計測量應力方向為多點位移計位移方向；

4)按照設計把位移和應力監測網絡連接電腦，形成可以實時進行應力位移監測的網絡；