[發(fā)明專利]深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)和探測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310320553.0
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103389521A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李術(shù)才;王漢鵬;鄭學(xué)芬;張慶賀;李建明;李清川
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種深部巷道圍巖探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)和探測方法。

背景技術(shù)

地下工程在開挖時，如巷道、隧道、洞室和工作場都破壞原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，應(yīng)力的重新分布使圍巖處于不同的破壞和受力狀態(tài)，因此地下工程在開挖后要進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)，目前，巷道支護(hù)方法有多種，如錨桿支護(hù)、錨噴支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)、錨索支護(hù)、砌碹支護(hù)、金屬拱形支架支護(hù)、料石支護(hù)、鋼筋混凝土支護(hù)以及各類支護(hù)之間的聯(lián)合支護(hù)等，在深部煤礦開采中，巷道支護(hù)除了上述方式之外還采用錨注支護(hù)，但是在上述錨桿、錨索支護(hù)中，大部分都根據(jù)經(jīng)驗選取錨桿、錨索的長度，科學(xué)依據(jù)不夠充分，如選取長度過長造成浪費，選取太短又打不到支護(hù)效果，因此合理支護(hù)方式的基本依據(jù)是開挖后巷道圍巖破壞范圍和程度。深部巷道圍巖分區(qū)破裂測試成果主要有以下三方面的作用：確定破裂帶和完整區(qū)的范圍，為錨噴支護(hù)中的錨桿支護(hù)提供可靠著力點，為確定錨索長度和錨固點提供依據(jù)，為注漿加固深部巷道圍巖提供參考。

實際進(jìn)行深部巷道圍巖分區(qū)破裂測試過程中，由于采用的多是單一觀測方法或探測技術(shù)，往往因為某種方法或技術(shù)的缺陷、不足和人為因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或失效，從而使測試成果打不到預(yù)期目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)和探測方法；本發(fā)明采用多點位移監(jiān)測、礦井鉆孔電視成像、電阻率測量等觀測方法以及地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)互相補(bǔ)充，取長補(bǔ)短，能夠得出可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，對于深部巷道支護(hù)選擇合理的支護(hù)方式提供了依據(jù)。特別適用于用于深部地下工程中，評估圍巖分區(qū)破裂范圍和破壞程度及確定相關(guān)支護(hù)措施。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，包括多點位移計、鉆孔電視探頭、彩色監(jiān)視器，所述多點位移計設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的位移計安裝孔內(nèi)，通過細(xì)鋼絲繩分別引出鉆孔外，以測量鉆孔不同深度處圍巖的變形，所述鉆孔電視探頭設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的電視探頭安裝孔內(nèi)，鉆孔電視探頭與彩色監(jiān)視器連接。

鉆孔電視探頭采用KDVJ-400礦井鉆孔電視成像儀。

還包括Resitest-4000電阻率測試儀、主機(jī)、絕緣支架、滾輪，絕緣支架與滾輪連接，電阻率測試儀與主機(jī)連接，絕緣支架上設(shè)有孔內(nèi)探頭，絕緣支架上設(shè)有電極，電極上設(shè)有導(dǎo)電軟觸點，孔內(nèi)探頭設(shè)于探頭安裝孔內(nèi)。

還包括地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)、天線，地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)通過絕緣木桿與天線連接，天線與巷道的圍巖表面接觸。

所述地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)采用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)，天線采用400MHz天線。

利用深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

1）沿巷道走向布置若干監(jiān)測斷面，完成端面施工，完成巷道支護(hù)后、在每個監(jiān)測斷面布置若干位移計鉆孔，位移計鉆孔內(nèi)安裝多點位移計；

2）在巷道內(nèi)選擇合適的斷面鉆探頭安裝孔，將電視探頭插入探頭安裝孔；

3）把帶滾輪的孔內(nèi)探頭放入探頭安裝孔內(nèi)，通過安裝在絕緣支架上的電極測定完整巖體和破裂巖體電阻率的變化，電阻率情況實時顯示在主機(jī)上，帶滾輪的孔內(nèi)探頭在探頭安裝孔內(nèi)由滾輪帶動滾動行進(jìn)，行進(jìn)過程中具有彈性的導(dǎo)電軟觸點與鉆孔壁緊密貼合，每步前進(jìn)0.2m測量一次，記錄電阻率值和深度，直至孔底，采用孔內(nèi)電阻率值平均法確定破壞范圍；

4）在巷道內(nèi)布設(shè)監(jiān)測斷面，在監(jiān)測斷面的頂?shù)装搴蛢蓭筒贾脵M向和縱向的測線，測量時將400MHz天線按壓在巷道的圍巖表面，沿測量線拖動，測試結(jié)果顯示在地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)上。

1.1每個監(jiān)測斷面設(shè)有五個位移計安裝孔，所述位移計安裝孔的深度為10m、鉆孔直徑為32mm，所述位移計安裝孔分別設(shè)于兩頂肩、兩幫和頂板處，其中位移計安裝孔Ⅰ和位移計安裝孔Ⅱ水平，位移計安裝孔Ⅲ和位移計安裝孔Ⅳ與水平面成45°夾角，位移計安裝孔Ⅴ垂直。

每個位移計安裝孔內(nèi)設(shè)有十個測點，每個測點設(shè)有一個孔內(nèi)固定器，從巷道表面開始，每隔1m布置一個測點，確定圍巖不同深度位移變化規(guī)律。

2.1探頭安裝孔的鉆孔直徑32mm、鉆孔深度10m，電視探頭安裝孔設(shè)有五個，電視探頭安裝孔分別設(shè)于頂板、左右兩拱肩和左右兩幫，其中探頭安裝孔Ⅰ和探頭安裝孔Ⅱ水平，探頭安裝孔Ⅲ和探頭安裝孔Ⅳ與水平面成45°夾角，探頭安裝孔Ⅴ垂直。

2.2）成孔后進(jìn)行洗孔。用清水循環(huán)沖洗探頭安裝孔，直至水清為止，在水源不便時，可以添加藥物來凈化孔內(nèi)污水。