[發(fā)明專利]一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011509881.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112798474A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭忠友;朱磊;柴敬;古文哲;歐陽(yáng)一博;潘浩;劉治成;宋天奇;秋豐岐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01N15/08
• 代理公司: 深圳國(guó)海智峰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44489
• 代理人: 劉軍鋒

1.一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，包括：

沿巖體中心的橫向與垂向?qū)ΨQ軸布置測(cè)線，分別對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，確定激振點(diǎn)與拾振點(diǎn)位置；

在拾振點(diǎn)處布置加速度傳感器；

將數(shù)據(jù)連接線一端與所述加速度傳感器連接，另一端連接至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與終端連接，獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至所述終端；

設(shè)置錘頭的力傳感器，用以測(cè)量激振力的大小；

每個(gè)所述激振點(diǎn)位置處各進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的錘擊測(cè)試，所得選取預(yù)定組數(shù)的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度響應(yīng)的分形盒維數(shù)；

比較不同測(cè)點(diǎn)間加速度響應(yīng)分形盒維數(shù)的差別，實(shí)現(xiàn)錘擊法對(duì)巖體裂隙的大小及范圍的監(jiān)測(cè)，以根據(jù)巖體裂隙大小及范圍確定所述巖體的注漿擴(kuò)散范圍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，包括：

加速度響應(yīng)是錘頭在物體表面施加瞬時(shí)沖擊荷載，產(chǎn)生的應(yīng)力波在物體上下表面間來(lái)回反射，引起物體產(chǎn)生局部瞬時(shí)共振，通過(guò)加速度傳感器所測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，加速度響應(yīng)曲線的分形盒維數(shù)定義為：

δ₁為矩形盒子的橫向基本尺度，δ₂為矩形盒子的縱向基本尺度，N_δ為矩形盒子的數(shù)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，還包括：在煤層充分采動(dòng)后，在注漿工程實(shí)施之前，在預(yù)估漿體擴(kuò)散范圍的巖體表面布置錘擊點(diǎn)，布置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：包括力錘、在錘擊點(diǎn)左側(cè)2厘米處安裝加速度傳感器并連接數(shù)據(jù)傳輸線路至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與終端連接；

在漿液預(yù)設(shè)擴(kuò)散范圍的監(jiān)測(cè)區(qū)布置錘擊點(diǎn)，錘擊點(diǎn)應(yīng)以注漿孔所在鉛垂線在巖層表面的水平投影為中心線，沿中心線對(duì)稱布置，每個(gè)錘擊點(diǎn)間距10cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，還包括：試驗(yàn)開(kāi)始之前進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的試錘，根據(jù)采集的信號(hào)質(zhì)量設(shè)定預(yù)期錘擊荷載，每次敲擊時(shí)的力度應(yīng)與設(shè)定力度相差在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，力度相差超過(guò)所述預(yù)設(shè)誤差范圍視為無(wú)效數(shù)據(jù)，應(yīng)重新敲擊，每個(gè)錘擊點(diǎn)敲擊一次，并記錄每次加速度傳感器記錄的數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，還包括：計(jì)算分形盒維數(shù)時(shí)，取0～0.02s時(shí)段內(nèi)的加速度響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算分析，五次錘擊數(shù)據(jù)的分形盒維數(shù)比較穩(wěn)定。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，還包括：將加速度傳感器緊貼巖壁，使用粘結(jié)劑粘貼在巖壁上使兩者耦合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，對(duì)于存在差異的錘擊點(diǎn)，比較兩組數(shù)據(jù)的差值，根據(jù)錘擊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物理坐標(biāo)集合數(shù)據(jù)差值獲得裂隙巖體注漿劈裂漿液的空間擴(kuò)散范圍。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，根據(jù)注漿孔的布置位置及采空區(qū)，按照預(yù)設(shè)的注漿漿液擴(kuò)散范圍預(yù)估策略初步確定注漿漿液預(yù)設(shè)擴(kuò)散范圍。

10.一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，包括：布置測(cè)線設(shè)置模塊、加速度傳感器布置模塊、數(shù)據(jù)連接布置模塊、分形盒維數(shù)計(jì)算模塊及巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)模塊；其中，

所述布置測(cè)線設(shè)置模塊，沿巖體中心的橫向與垂向?qū)ΨQ軸布置測(cè)線，分別對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，確定激振點(diǎn)與拾振點(diǎn)位置；

所述加速度傳感器布置模塊，與所述布置測(cè)線設(shè)置模塊相連接，在所述拾振點(diǎn)處布置加速度傳感器；

所述數(shù)據(jù)連接布置模塊，與所述加速度傳感器布置模塊相連接，將數(shù)據(jù)連接線一端與所述加速度傳感器連接，另一端連接至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與終端連接，獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至所述終端；

所述分形盒維數(shù)計(jì)算模塊，與所述數(shù)據(jù)連接布置模塊相連接，設(shè)置錘頭的力傳感器，用以測(cè)量激振力的大小；每個(gè)所述拾振點(diǎn)位置處各進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的錘擊測(cè)試，所得選取預(yù)定組數(shù)的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度響應(yīng)的分形盒維數(shù)；

所述巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)模塊，與所述分形盒維數(shù)計(jì)算模塊相連接，比較不同測(cè)點(diǎn)間加速度響應(yīng)分形盒維數(shù)的差別，實(shí)現(xiàn)錘擊法巖體裂隙的大小及范圍的監(jiān)測(cè)，以根據(jù)巖體裂隙大小及范圍確定所述巖體的注漿擴(kuò)散范圍。