[發(fā)明專利]一種用于監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810813147.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108981814B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀心燕;寧掌玄;朱潤(rùn)生;王家蓉;李國(guó)慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大同大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 洛陽(yáng)啟越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41154
• 代理人: 吳楠

1.一種用于監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置，其特征在于，包括監(jiān)測(cè)組件（1）和激光測(cè)距儀（2），所述監(jiān)測(cè)組件（1）包括膨脹水泥圓柱（1-4）、彈簧式金屬管骨架（1-1）、應(yīng)變片（1-2）和電纜（1-3），所述彈簧式金屬管骨架（1-1）和應(yīng)變片（1-2）均處于膨脹水泥圓柱（1-4）內(nèi)，彈簧式金屬管骨架（1-1）由金屬管（1-1-1）呈螺旋狀回旋形成彈簧結(jié)構(gòu)，所述應(yīng)變片（1-2）為多個(gè)，多個(gè)應(yīng)變片（1-2）間隔相同距離且相鄰應(yīng)變片（1-2）之間相互垂直地設(shè)置在彈簧式金屬管骨架（1-1）內(nèi)，每個(gè)應(yīng)變片（1-2）均通過(guò)金屬絲（1-1-2）與彈簧式金屬管骨架（1-1）固定連接，電纜（1-3）的一端伸入膨脹水泥圓柱（1-4）且呈螺旋狀處于彈簧式金屬管骨架（1-1）內(nèi)，處于彈簧式金屬管骨架（1-1）內(nèi)的電纜（1-3）各個(gè)電芯分別與各個(gè)應(yīng)變片（1-2）引線一一對(duì)應(yīng)連接，電纜（1-3）的另一端從膨脹水泥圓柱（1-4）的端部引出；

所述激光測(cè)距儀（2）固定于膨脹水泥圓柱（1-4）引出電纜（1-3）的端部。

2.?根據(jù)權(quán)利要求1?所述用于監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置，其特征在于，所述應(yīng)變片（1-2）封裝在不銹鋼薄片內(nèi)。

3.?根據(jù)權(quán)利要求1?所述用于監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置，其特征在于，所述膨脹水泥圓柱（1-4）采用的膨脹水泥盡可能與安裝處的圍巖性質(zhì)相同。

4.?一種根據(jù)權(quán)利要求1?所述用于監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，具體的監(jiān)測(cè)步驟為：

A、根據(jù)工程的實(shí)際情況，選擇巷道圍巖危險(xiǎn)截面和點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且每個(gè)截面選擇頂板中點(diǎn)、兩幫中點(diǎn)、兩幫和底板交接處分別布設(shè)監(jiān)測(cè)組件（1）；

B、在所需布設(shè)監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置的圍巖上延伸度方向鉆孔，孔徑略大于監(jiān)測(cè)組件（1），鉆孔后用高壓水沖洗鉆孔；

C、將監(jiān)測(cè)組件（1）浸入水中5~10分鐘后插入沖洗過(guò)的鉆孔內(nèi)，并使膨脹水泥圓柱（1-4）的電纜引出端在外側(cè)，等待10~20分鐘后水泥膨脹與圍巖形成一體；

D、將電纜（1-3）經(jīng)過(guò)外置放大輸出回路放大信號(hào)后由通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞給井上上位機(jī)，井上上位機(jī)接收到監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置測(cè)得所處位置的圍巖應(yīng)變值，然后井上上位機(jī)在圍巖彈性范圍內(nèi)根據(jù)圍巖的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系求出圍巖應(yīng)力值；

E、在各個(gè)監(jiān)測(cè)組件（1）布設(shè)位置中選取處于每個(gè)截面的頂板中點(diǎn)及兩幫中同一側(cè)位置的監(jiān)測(cè)組件（1），在其電纜引出端安裝激光測(cè)距儀（2），激光測(cè)距儀（2）用于監(jiān)測(cè)頂?shù)装寮皟蓭偷木嚯x，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)上傳到井上上位機(jī)；

F、井上上位機(jī)將各個(gè)監(jiān)測(cè)組件（1）得出的應(yīng)力值及應(yīng)變值和各個(gè)激光測(cè)距儀測(cè)出的頂?shù)装寮皟蓭偷木嚯x值，以時(shí)間為橫坐標(biāo)、各個(gè)參數(shù)值為縱坐標(biāo)繪制成多個(gè)坐標(biāo)圖，并對(duì)各個(gè)坐標(biāo)圖所對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)位置進(jìn)行編號(hào)后進(jìn)行顯示；

G、井上上位機(jī)將各個(gè)監(jiān)測(cè)組件（1）實(shí)時(shí)的應(yīng)力值及應(yīng)變值與所設(shè)閾值進(jìn)行比較，若實(shí)時(shí)測(cè)量值大于設(shè)定閾值，則井上上位機(jī)啟動(dòng)報(bào)警提示，同時(shí)將該實(shí)時(shí)測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)位置編號(hào)進(jìn)行顯示；

H、井上上位機(jī)將各個(gè)激光測(cè)距儀（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的頂?shù)装寰嚯x及兩幫的距離進(jìn)行存儲(chǔ)，然后根據(jù)設(shè)定的時(shí)間段確定該段時(shí)間內(nèi)圍巖頂?shù)装宓奈灰屏考拔灰扑俣群蛧鷰r兩幫的位移量及位移速度，若在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)圍巖頂?shù)装寤驀鷰r兩幫的位移量或速度超過(guò)設(shè)定閾值，則井上上位機(jī)啟動(dòng)報(bào)警提示，同時(shí)將該位移量或速度所對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)位置編號(hào)進(jìn)行顯示；

I、當(dāng)井上上位機(jī)監(jiān)測(cè)得到任一監(jiān)測(cè)位置的應(yīng)力值及應(yīng)變值快速降低接近零，或兩個(gè)監(jiān)測(cè)位置的應(yīng)力值及應(yīng)變值發(fā)生突變時(shí)，則確定上述監(jiān)測(cè)位置處發(fā)生離層，井上上位機(jī)啟動(dòng)報(bào)警提示，同時(shí)井上上位機(jī)記錄應(yīng)力及應(yīng)變值發(fā)生突變的時(shí)間段，然后該監(jiān)測(cè)位置處激光測(cè)距儀（2）測(cè)得的該時(shí)間段內(nèi)圍巖的位移量，即為圍巖的離層量并將其進(jìn)行顯示。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，采用的監(jiān)測(cè)巷道圍巖實(shí)時(shí)參數(shù)裝置的采集頻率依據(jù)圍巖穩(wěn)定類型、巷道生命周期階段、外部環(huán)境影響確定。