[發(fā)明專利]一種用于監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108981814B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 賀心燕;寧掌玄;朱潤生;王家蓉;李國慶
• 申請（專利權）人: 山西大同大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 洛陽啟越專利代理事務所(普通合伙) 41154
• 代理人: 吳楠

本發(fā)明公開了一種用于監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)的裝置及方法，監(jiān)測組件包括膨脹水泥圓柱、彈簧式金屬管骨架、應變片和電纜，彈簧式金屬管骨架和應變片均處于膨脹水泥圓柱內(nèi)，彈簧式金屬管骨架由金屬管呈螺旋狀回旋形成彈簧結構，多個應變片間隔相同距離且相鄰應變片之間相互垂直地設置在彈簧式金屬管骨架內(nèi)，每個應變片均通過金屬絲與彈簧式金屬管骨架固定連接，電纜的一端伸入膨脹水泥圓柱且呈螺旋狀處于彈簧式金屬管骨架內(nèi)，電纜的另一端從膨脹水泥圓柱的端部引出；激光測距儀固定于膨脹水泥圓柱引出電纜的端部。其能同時對同一位置圍巖進行受力、變形、位移和離層情況實時監(jiān)測，從而使工作人員能精確對圍巖穩(wěn)定性進行判斷。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測巷道圍巖的裝置及方法，具體是一種用于監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)的裝置及方法。

背景技術

我國礦井絕大部分屬于井工礦，隨著機械化開采的普及，井下巷道數(shù)量增多和大截面發(fā)展趨勢明顯。隨著道路、水利、土木工程的修建，隧道、巷道數(shù)量急劇增加。巷道、隧道的圍巖所處復雜的工況環(huán)境，導致圍巖內(nèi)部受力、變形、破壞情況不斷變化，圍巖穩(wěn)定情況也隨之變化。然而，由于圍巖內(nèi)部的隱蔽性和現(xiàn)有配套監(jiān)測手段的欠缺和局限，致使圍巖變形、破壞和穩(wěn)定性無法有效獲知，導致巷道圍巖事故頻發(fā)。若能夠隨時獲知圍巖的受力、變形、位移、離層數(shù)據(jù)及其變化趨勢，從而對圍巖的支護、變形、收斂和穩(wěn)定性情況作出科學的判斷，并采取合理的應對措施，可以大大降低此類圍巖事故的發(fā)生率，減少生命和財產(chǎn)損失。

目前，作為圍巖穩(wěn)定判據(jù)的幾個物理量——受力、變形、位移和離層，其測量裝置基本屬于機械式，須人工操作、讀數(shù)等，無法組成自動化監(jiān)測的智能系統(tǒng)；監(jiān)測物理量單一，不能同時實現(xiàn)幾個物理量的獲知，不能有效分析判斷圍巖的穩(wěn)定性情況。以錨桿為測量載體，采用應變片測量錨桿應力應變進而求出圍巖應力應變的方法，由于錨桿本身限制導致應變片設置數(shù)量極為有限，很難全長度、高密度測量；以錨桿為測量載體，采用光纖光柵測量的方法雖然能高密度的測量，但是其費用昂貴，且光纖較脆弱、易損壞斷裂。另外以錨桿為測量載體的測量方法對圍巖的離層破壞無法測量感知，而頂板離層儀可測量離層，但結構復雜、體積較大、且無法同時監(jiān)測其他物理量；同時頂?shù)装濉蓭拖鄬ξ灰屏康拇_定也是通過機械式人工測量，使得測量的效率低下，上述各種方法均不能實時精確地進行多參數(shù)監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種用于監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)的裝置及方法，操作簡單，使用方便，能同時對同一位置圍巖進行受力、變形、位移和離層的實時監(jiān)測，從而使工作人員能精確對圍巖穩(wěn)定性進行判斷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)的裝置，包括監(jiān)測組件和激光測距儀，所述監(jiān)測組件包括膨脹水泥圓柱、彈簧式金屬管骨架、應變片和電纜，所述彈簧式金屬管骨架和應變片均處于膨脹水泥圓柱內(nèi)，彈簧式金屬管骨架由金屬管呈螺旋狀回旋形成彈簧結構，所述應變片為多個，多個應變片間隔相同距離且相鄰應變片之間相互垂直地設置在彈簧式金屬管骨架內(nèi)，每個應變片均通過金屬絲與彈簧式金屬管骨架固定連接，電纜的一端伸入膨脹水泥圓柱且呈螺旋狀處于彈簧式金屬管骨架內(nèi)，處于彈簧式金屬管骨架內(nèi)的電纜各個電芯分別與各個應變片引線一一對應連接，電纜的另一端從膨脹水泥圓柱的端部引出；

所述激光測距儀固定于膨脹水泥圓柱引出電纜的端部。

進一步，所述應變片封裝在不銹鋼薄片內(nèi)。

進一步，所述膨脹水泥圓柱采用的膨脹水泥盡可能與安裝處的圍巖性質(zhì)相同。

一種用于監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)裝置的監(jiān)測方法，具體的監(jiān)測步驟為：

A、根據(jù)工程的實際情況，選擇巷道圍巖危險截面和點位進行監(jiān)測，并且每個截面選擇頂板中點、兩幫中點、兩幫和底板交接處分別布設監(jiān)測組件；

B、在所需布設監(jiān)測巷道圍巖實時參數(shù)裝置的圍巖上延伸度方向鉆孔，孔徑略大于監(jiān)測組件，鉆孔后用高壓水沖洗鉆孔；