[發(fā)明專利]一種礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010740787.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111622807A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭利杰;魏曉明;楊小聰;許文遠(yuǎn);劉光生;史采星;李文臣;陳鑫政;李宗楠;楊超;侯國(guó)權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 礦冶科技集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18;E21F15/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 趙薇

1.一種礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）、數(shù)據(jù)采集儀（2）和云端數(shù)據(jù)分析單元（3）；

所述原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）用于獲取原位充填體的多項(xiàng)力學(xué)參數(shù)并將多項(xiàng)所述力學(xué)參數(shù)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集儀（2）；

所述數(shù)據(jù)采集儀（2）用于接收多項(xiàng)所述力學(xué)參數(shù)并建立力學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（4）；

所述云端數(shù)據(jù)分析單元（3）用于實(shí)時(shí)分析、評(píng)價(jià)所述力學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（4）內(nèi)的參數(shù)并預(yù)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）包括框架（11）以及安裝于所述框架（11）上的多種傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，多種所述傳感器包括振弦應(yīng)力傳感器（12）、孔隙水壓力傳感器（13）、基質(zhì)吸力傳感器（14）、溫度-濕度-電導(dǎo)集成傳感器（15）以及傾斜測(cè)量?jī)x（16）中的至少兩個(gè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述振弦應(yīng)力傳感器（12）包含承壓圓殼（121）、應(yīng)力感應(yīng)模塊（122）以及位于所述應(yīng)力感應(yīng)模塊（122）內(nèi)的溫度補(bǔ)償模塊，所述應(yīng)力感應(yīng)模塊（122）與所述承壓圓殼（121）連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述框架（11）的外表面呈立方體結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述振弦應(yīng)力傳感器（12）配置為三個(gè)，三個(gè)所述振弦應(yīng)力傳感器（12）分別安裝于所述框架（11）的不同表面，且三個(gè)所述振弦應(yīng)力傳感器（12）所安裝的表面正交；

所述孔隙水壓力傳感器（13）安裝于所述框架（11）的側(cè)面，且所述孔隙水壓力傳感器（13）豎直安裝；

所述傾斜測(cè)量?jī)x（16）安裝于所述框架（11）的底部；

所述基質(zhì)吸力傳感器（14）和所述溫度-濕度-電導(dǎo)集成傳感器（15）均安裝于所述傾斜測(cè)量?jī)x（16）的側(cè)方。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）配置為多個(gè)，多個(gè)所述原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）通過(guò)接線端子與一條多芯電纜的一端連接，所述多芯電纜的另一端與所述數(shù)據(jù)采集儀（2）連接。

8.一種采用了如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括：

所述原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）提前放置于待充填采空區(qū)預(yù)定位置；

在井下原位充填體全時(shí)序過(guò)程中，所述原位力學(xué)測(cè)試裝置（1）獲取原位充填體的多項(xiàng)力學(xué)參數(shù)并傳輸至所述數(shù)據(jù)采集儀（2）；

所述數(shù)據(jù)采集儀（2）建立力學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（4）；

所述云端數(shù)據(jù)分析單元（3）實(shí)時(shí)分析、評(píng)價(jià)所述力學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（4）中的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)應(yīng)力預(yù)警值，對(duì)原位充填體力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的力學(xué)參數(shù)達(dá)到預(yù)警條件將自動(dòng)報(bào)警。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述全時(shí)序包括充填階段、養(yǎng)護(hù)階段和承載階段；

在所述充填階段和所述養(yǎng)護(hù)階段，所述云端數(shù)據(jù)分析單元（3）建立基質(zhì)吸力-溫度-含水量-電導(dǎo)率四個(gè)指標(biāo)的協(xié)同表征方法，評(píng)價(jià)原位充填體內(nèi)部力學(xué)性能；

在所述承載階段，所述云端數(shù)據(jù)分析單元（3）建立三向應(yīng)力-孔隙水壓力兩個(gè)指標(biāo)的協(xié)同表征方法，評(píng)價(jià)原位充填體內(nèi)部力學(xué)性能。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦山原位充填體力學(xué)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，預(yù)設(shè)應(yīng)力預(yù)警值包括：

將充填料漿澆注在立方體試模中，拆模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為井下采場(chǎng)實(shí)際的溫度和濕度，試件養(yǎng)護(hù)完畢后進(jìn)行力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試，獲得充填體全應(yīng)力-應(yīng)變曲線的單軸抗壓強(qiáng)度值，即為原位充填體的應(yīng)力預(yù)警值。