[發明專利]一種井下圍巖變形探測方法及裝置

有效

• 申請號: 202011515531.6
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112611316B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 趙宜楠;馮翔;李風從;張朝林;趙占鋒;周志權
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01S13/88
• 代理公司: 黑龍江立超同創知識產權代理有限責任公司 23217
• 代理人: 楊立超

1.一種井下圍巖變形探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、利用雷達在固定時間間隔內對井下巷道一個或多個標志位置的待測點進行循環掃描探測，獲取不同時間間隔的探測參數數據；其中，參數數據包括位置數據和方向數據；所述待測點包括頂部待測點和側位待測點，對側位待測點進行單次掃描探測獲取探測參數數據的步驟包括：

步驟一一、以水平方向固定半徑的圓的圓心為原點建立X-Y平面，在圓上多個位置點利用雷達對側位待測點進行探測，獲得對應多個位置點的多組投影距離數據；

步驟一二、根據圓上多個位置點相對于坐標軸角度獲取多個位置點坐標，從而根據多個位置點坐標和步驟一一中獲取的多組投影距離數據，計算獲得側位待測點的空間坐標；

步驟一三、根據側位待測點的空間坐標獲取側位待測點的水平夾角；

步驟二、將不同時間間隔的探測參數數據進行比對，當巷道形變量超過預設閾值時發出巷道坍塌預警。

2.根據權利要求1所述的一種井下圍巖變形探測方法，其特征在于，步驟一中對頂部待測點進行單次掃描探測獲取探測參數數據的步驟包括：以雷達初始位置為第一位置點，獲得雷達與頂部待測點的第一距離數據R₁；雷達向上升固定距離D₁一個單位后到達第二位置點，獲得雷達與頂部待測點的第二距離數據R₂；雷達再向上升固定距離D₁一個單位后到達第三位置點，獲得雷達與頂部待測點的第三距離數據R₃；以第一位置點為原點、Z軸垂直于第一位置點所在平面建立X-Y-Z坐標系，利用下述公式計算獲得頂部待測點與Z軸的夾角θ₁、θ₂：

3.根據權利要求2所述的一種井下圍巖變形探測方法，其特征在于，步驟一一中對于每一個位置點，按照下述步驟獲得投影距離數據：首先，以雷達初始位置為第一位置點，獲得雷達與側位待測點的第一距離數據R_D；雷達向上升固定距離D₂一個單位后到達第二位置點，獲得雷達與側位待測點的第二距離數據R_E；雷達再向上升固定距離D₂一個單位后到達第三位置點，獲得雷達與側位待測點的第三距離數據R_F；以第一位置點為原點、Z軸垂直于第一位置點所在平面建立空間X-Y-Z坐標系，利用下述公式計算獲得側位待測點與Z軸的夾角θ_D、θ_E：

然后，根據第一距離數據R_D、第二距離數據R_E和夾角θ_D、θ_E，利用下述公式計算獲得側位待測點相對于雷達位置在以雷達位置為原點建立的X-Y平面上的投影距離數據：

4.根據權利要求3所述的一種井下圍巖變形探測方法，其特征在于，步驟一二中所述側位待測點的空間坐標計算公式為：

其中，R_A、R_B、R_C表示三組投影距離數據；(x_A,y_A),(x_B,y_B),(x_C,y_C)表示三個位置點坐標；(x，y，z)表示側位待測點的空間坐標；

步驟一三中所述側位待測點的水平夾角計算公式為：

5.根據權利要求4所述的一種井下圍巖變形探測方法，其特征在于，步驟二中將不同時間間隔的探測參數數據進行比對的原則是：將前后相鄰固定時間間隔內標志位置的待測點參數均值的變化量與預設閾值進行比較。