[發明專利]一種軟巖巷道智能多孔錨注系統及錨注方法

在審

• 申請號: 202210064956.2
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114382514A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王連國;丁可;任博;王帥;姜崇揚;潘致遠
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D20/02;E21D21/00;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 徐州上智知識產權代理事務所(普通合伙) 32575
• 代理人: 閆莉

1.一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，包括：

注漿機構，所述注漿機構能夠對軟巖層進行多孔注漿作業；

漿液擴散監測系統，所述漿液擴散監測系統能夠獲取漿液在軟巖層中的擴散狀態信息，所述漿液擴散監測系統通過信號線向計算機進行信號傳輸；

注漿智能控制裝置，所述注漿智能控制裝置能夠采集所述注漿機構內的漿液運行數據并控制漿液運行狀態，通過信號線向計算機傳輸數據并接收計算機傳輸的錨注操作作業指令；和

計算機，所述計算機內設置運算程序，能夠通過邏輯分析運算所述注漿機構內的漿液運行狀態和漿液在軟巖層中的擴散狀態信息，并形成錨注操作作業指令下達給注漿智能控制裝置，進而控制注漿機構進行錨注作業。

2.根據權利要求1所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述注漿機構包括拌漿桶，貯漿桶，注漿泵，漿液分流裝置和不少于一個的注漿錨桿，所述拌漿桶，貯漿桶，注漿泵和漿液分流裝置通過注漿管路順次連接，所述漿液分流裝置通過注漿管路連接注漿錨桿，所述注漿泵與所述漿液分流裝置之間設有入漿閥，所述注漿管路上設有壓力調節閥和出漿閥。

3.根據權利要求2所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述注漿機構還包括回漿管路和泄漿管路，所述回漿管路連接所述拌漿桶和所述漿液分流裝置；所述泄漿管路設置于所述注漿管路靠近注漿錨桿的位置，所述回漿管路設有回漿閥，所述泄漿管路設有泄漿閥。

4.根據權利要求2所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述注漿管路位于注漿泵之后還設有增壓泵。

5.根據權利要求1所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述注漿智能控制裝置包括控制模塊、數據傳輸模塊和漿液信息采集模塊；所述控制模塊用于控制注漿機構中各執行元件的啟停，進而控制注漿的壓力、流量；所述漿液信息采集模塊用于采集注漿機構漿液的壓力信息和流量信息，所述數據傳輸模塊用于將漿液信息采集模塊采集的信息傳輸至計算機。

6.根據權利要求5所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述控制模塊包括注漿泵控制模塊、增壓泵控制模塊、回漿閥控制模塊、泄壓閥控制模塊、入漿閥控制模塊、壓力調節閥控制模塊和和出漿閥控制模塊。

7.根據權利要求5所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述漿液信息采集模塊包括用于采集注漿管路壓力信息的注漿壓力傳感器，用于采集注漿管路流量信息的注漿流量傳感器，以及用于采集漿液分流裝置的漿液壓力信息的儲漿壓力傳感器。

8.根據權利要求1所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述漿液擴散監測系統包括電法監測裝置和微震監測裝置，所述電法監測裝置通過巖體與漿液視電阻率的不同測量巖體內漿液的有效擴散范圍和擴散方向；所述微震監測裝置能夠通過裂隙巖體中漿液擴散時劈裂現象的能量釋放信號識別巖體內漿液的有效擴散路徑范圍。

9.根據權利要求8所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述微震監測裝置包括微震檢波器、數據分站和地下監測主機；將同時進行注漿的多個注漿錨桿為一組，微震檢波器布置在每組注漿錨桿的兩端，所述微震檢波器、數據分站、地下監測主機相互之間通過信號線連接，所述地下監測主機通過信號線連接計算機。

10.根據權利要求8所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統，其特征在于，所述電法監測裝置包括通過信號線相互連接的電法采集主機、供電電極和測量電極；所述供電電極布置在需要進行錨注的巷道兩端，所述測量電極布置在每組注漿錨桿的兩端；所述電法采集主機通過信號線連接計算機。

11.根據權利要求1至10任一項所述的一種軟巖巷道智能多孔錨注系統的錨注方法，包括以下步驟：

步驟一：根據礦井軟巖巷道地質條件以及每組注漿錨桿位置，在多孔錨注施工前布置微震監測裝置和電法監測裝置，并按照設計工藝將礦井軟巖巷道智能多孔錨注系統安裝到位滿足工程要求；初設注漿壓力P₀、初設注漿流量V₀和預設漿液擴散范圍R₀；

步驟二：通過計算機向注漿智能控制裝置下達作業指令，啟動注漿泵和增壓泵，打開入漿閥，關閉壓力調節閥，出漿閥，泄漿閥和回漿閥，將貯漿桶中的漿液輸送至漿液分流裝置中，漿液分流裝置內的漿液高度超過最上層的出漿孔高度時，打開壓力調節閥和出漿閥，通過注漿管路輸送漿液至注漿錨桿向鉆孔內注漿，注漿壓力傳感器、注漿流量傳感器和儲漿壓力傳感器實時采集注漿管路內的注漿信息和漿液分流裝置內的壓力信息，注漿智能控制裝置實時將采集的漿液狀態數據通過信號線傳輸至計算機；

步驟三：利用微震監測裝置實時獲取的能量波形數據，并對其進行濾波處理，確定微震事件參數包括：微震事件的數目、每個微震事件的空間定位、每個微震事件的震源參數、每個微震事件發生的時間，通過微震事件參數分析，將注漿時的能量大于一定值的微震事件相連獲得注漿微震劈裂范圍R₁，從而確定漿液的有效擴散路徑范圍；同時利用電法監測裝置獲得注漿范圍內視電阻率圖像，通過電法監測裝置分析注漿范圍內視電阻率圖像，選取電阻率小于一定值的電阻率圖像范圍R₂，確定漿液的有效擴散范圍和擴散方向；

步驟四：計算機將獲取的所述注漿微震劈裂范圍R_1、電阻率圖像范圍R₂結合注漿壓力傳感器、注漿流量傳感器信息進行判斷：

當R₀＞min｛R₁，R₂｝，而其所連接注漿管路上的流量傳感器信息不再變化且注漿壓力傳感器信息數值達到初設注漿壓力P₀時，計算機控制注漿智能控制裝置自動調節壓力調節閥提高注漿壓力，進行增壓注漿；

當R₀≤min｛R₁，R₂｝時，則認為漿液已在相當程度上或在一定范圍的巖層內部強制貫通堵塞裂隙，計算機控制注漿智能控制裝置自動調節壓力調節閥降低注漿壓力至初設注漿壓力P₀，直至注漿流量傳感器采集到的注漿流量明顯降低或注不進漿時，停止注漿錨桿注漿工作；

步驟五：當一組注漿錨桿注漿工作完成后，對各個注漿管路進行泄漿，待泄漿完畢后，將注漿管路與注漿錨桿拆離，用注漿泵泵送清水，打開所有閥，進行裝置的清洗。