[發明專利]一種深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度的計算方法及測量裝置

有效

• 申請號: 201610971553.0
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106524974B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 吳德義
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度的計算方法及應用該方法的測量裝置，該算法包括以下步驟：(1)定義測點的初始位置距巷道表面的距離為r，測點的位移為u，所述測點在深部巷道軟弱煤巖鉆孔中并位于松動圈范圍內，構建如下u隨r變化的表達式：其中，u₀、k₁和k₂為系數；(2)測量兩個以上測點的u隨r變化的過程，計算得出k₁和k₂的值；(3)將得出的k₁和k₂的值帶入如下公式，計算得出深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度L的值：L＝?k₂ln(20k₂/k₁)。本發明計算方法簡單、合理，容易實施，而且計算準確度高，避免依據經驗估算造成的明顯誤差。本發明測量裝置結構簡單，操作方便，能夠非常好地應用到本發明的計算方法，實現工程實測深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度及實時顯示。

技術領域

本發明涉及煤巖松動圈測量領域，具體地說涉及一種深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度的計算方法及應用該方法的測量裝置。

背景技術

深部巷道軟弱煤巖廣泛存在，煤巖變形及其穩定性主要由松動圈范圍內煤巖碎脹確定，合理確定煤巖松動圈厚度可為量化選擇合理支護形式及參數保持煤巖穩定提供依據。

目前，工程常用測試方法如聲波法及鉆孔攝像法對深部巷道軟弱煤巖適用性較差，地震波法及地質雷達法操作分析復雜且成本較高，尤其是以上各種方法不能實時連續測量松動圈厚度，工程不宜普遍推廣應用。多點位移計實測巷道煤巖位移由于操作簡單方便在工程中已廣泛應用，根據實測結果經驗分析煤巖松動圈厚度在工程已有應用，但量化判別煤巖松動圈厚度且實時預報還未有報道。

深部巷道軟弱煤巖松動圈內位移分布與塑性區、彈性區范圍明顯不同，根據深部巷道軟弱煤巖松動圈內位移場分布特征，選擇合理指標計算深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度有工程實用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種簡單、合理，容易實施，而且準確度高的深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度的計算方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度的計算方法，包括以下步驟：

(1)定義測點的初始位置距巷道表面的距離為r，測點的位移為u，所述測點在深部巷道軟弱煤巖鉆孔中并位于松動圈范圍內，構建如下u隨r變化的表達式：

其中，u₀、k₁和k₂為系數；

(2)測量兩個以上測點的u隨r變化的過程，計算得出k₁和k₂的值；

(3)將得出的k₁和k₂的值帶入如下公式，計算得出深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度L的值：

L＝-k₂ln(20k₂/k₁)。

進一步地，步驟(2)中，所述測點中的一個位于深部巷道軟弱煤巖鉆孔的與巷道表面的過渡位置處。

進一步地，步驟(2)中，所述測點的數量為3～4個。

本發明還提供一種測量深部巷道軟弱煤巖松動圈厚度的裝置，該裝置應用了權利要求上述的計算方法，包括多點位移計以及與多點位移計連接的數據分析儀，所述多點位移計含有用于儲存測點位移的數據儲存器，所述數據分析儀包括數據處理器和數據顯示器。

本發明有益效果體現在：

1.本發明計算方法簡單、合理，容易實施，而且計算準確度高，避免依據經驗估算造成的明顯誤差。