[發明專利]一種充填體破壞失穩前兆信息監測及預警方法

有效

• 申請號: 201410486604.1
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104296804B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 徐文彬;潘衛東;張通
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C23/06;G08B21/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種充填體破壞失穩前兆信息監測及預警方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據鉆孔應力計的尺寸，垂直采場充填體暴露面實施鉆孔，鉆孔直徑應比鉆孔應力計尺寸稍大2～3mm，以便預留安裝鉆孔應力計空間；鉆孔深度在3～5m，以便測量到充填體內部信息，施工完鉆孔后需及時安裝，以防塌孔；安裝時，采用特制的安裝導桿以確保鉆孔應力計壓力枕的受力面與充填體受力方向保持一致，鉆孔應力計安裝到位后，將安裝導桿退出；然后，通過液壓油泵給鉆孔應力計壓力枕施加初始壓力，直到鉆孔應力計壓力枕與充填體完整接觸，數顯應力儀顯示的應力達到恒定值時，停止加壓；等待應力狀態完全穩定后，記錄此時數顯應力儀的應力值并計為初始應力值σ₀，以后通過數顯應力儀分別測量充填體的應力值σ_t，并與前一次記錄的應力值對比，得到充填體前后測量時間間隔的應力變化量，用來掌握充填體受力變化情況；

(2)電阻率監測方向與應力監測方向保持一致，參照鉆孔應力計安裝步驟與方法沿充填體受力方向實施安裝四個針式電極，針式電極間隔相等，為50～60cm，每個針式電極用銅導線與對應的電阻率采集主機的四個極點相聯接，打開電阻率采集主機電源，電阻率采集主機自主開始記錄充填體的電阻率,記初始電阻率為ρ₀，并每次與應力測量同步，得到任意時刻的電阻率ρ_t，同樣得到充填體前后測量時間間隔的電阻率變化量，以掌握充填體受載時的電阻率變化情況；

(3)利用前后不同時刻監測到的應力值和電阻率換算成對應的應力變化量Δσ和電阻率變化量Δρ，然后利用應力變化量和電阻率變化量換算應力變化率和電阻率變化率 其中，Δσ＝σ_t-σ_t-1、Δρ＝ρ_t-ρ_t-1；

(4)預警過程如下：

1)按照設計的要求實施為了安裝鉆孔應力計的鉆孔和為了安裝針式電極的鉆孔；

2)利用特制的安裝導桿安裝鉆孔應力計，鉆孔深度要達到現場充填體內部未受擾動區域，并按要求施加油壓，保證數顯應力儀暢通；

3)利用特制的安裝導桿安裝針式電極，要求針式電極與鉆孔應力計方向相同，并通過銅導線與電阻率采集主機接通；

4)按照設計要求把應力監測網絡和電阻率監測網絡連接電腦，形成可實時進行應力和電阻率同步監測系統；

5)通過監測系統，定期監測應力和電阻率數據，分析監測結果，應力變化量Δσ和電阻率變化量Δρ，換算應力變化率和電阻率變化率

6)依據充填體受載應力變化和電阻率變化規律，充填體在達到峰值應力發生塑性屈服之前，應力隨著時間而增高，電阻率變化隨時間而降低，進入塑性屈服后，應力隨著時間而降低，電阻率變化隨時間而增高；當應力變化率處于正值和電阻率變化率處于負值，充填體處于受壓階段，還未達到塑性屈服峰值，充填體不會發生破壞失穩；當應力變化率處于負值和電阻率變化率處于正值時，充填體進入塑性屈服階段，充填體內部新的裂紋發育、發展并連通導致破壞失穩；因而，可把應力變化率從正到負和電阻率變化率從負到正作為充填體破壞失穩的預警點。