深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，包括多點(diǎn)位移計(jì)、鉆孔電視探頭、彩色監(jiān)視器，所述多點(diǎn)位移計(jì)設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的位移計(jì)安裝孔內(nèi)，通過細(xì)鋼絲繩分別引出鉆孔外，以測量鉆孔不同深度處圍巖的變形，鉆孔電視探頭設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的電視探頭安裝孔內(nèi)，鉆孔電視探頭與彩色監(jiān)視器連接；采用多點(diǎn)位移監(jiān)測、礦井鉆孔電視成像、電阻率測量等觀測方法以及地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)互相補(bǔ)充，取長補(bǔ)短，能夠得出可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，對于深部巷道支護(hù)選擇合理的支護(hù)方式提供了依據(jù)，特別適用于用于深部地下工程中，評估圍巖分區(qū)破裂范圍和破壞程度及確定相關(guān)支護(hù)措施。
【專利說明】深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種深部巷道圍巖探測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地下工程在開挖時，如巷道、隧道、洞室和工作場都破壞原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，應(yīng)力的重新分布使圍巖處于不同的破壞和受力狀態(tài)，因此地下工程在開挖后要進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)，目前，巷道支護(hù)方法有多種，如錨桿支護(hù)、錨噴支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)、錨索支護(hù)、砌碹支護(hù)、金屬拱形支架支護(hù)、料石支護(hù)、鋼筋混凝土支護(hù)以及各類支護(hù)之間的聯(lián)合支護(hù)等，在深部煤礦開采中，巷道支護(hù)除了上述方式之外還采用錨注支護(hù)，但是在上述錨桿、錨索支護(hù)中，大部分都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取錨桿、錨索的長度，科學(xué)依據(jù)不夠充分，如選取長度過長造成浪費(fèi)，選取太短又打不到支護(hù)效果，因此合理支護(hù)方式的基本依據(jù)是開挖后巷道圍巖破壞范圍和程度。深部巷道圍巖分區(qū)破裂測試成果主要有以下三方面的作用:確定破裂帶和完整區(qū)的范圍，為錨噴支護(hù)中的錨桿支護(hù)提供可靠著力點(diǎn)，為確定錨索長度和錨固點(diǎn)提供依據(jù)，為注漿加固深部巷道圍巖提供參考。
[0003]實(shí)際進(jìn)行深部巷道圍巖分區(qū)破裂測試過程中，由于采用的多是單一觀測方法或探測技術(shù)，往往因?yàn)槟撤N方法或技術(shù)的缺陷、不足和人為因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或失效，從而使測試成果打不到預(yù)期目的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)和探測方法；本實(shí)用新型采用多點(diǎn)位移監(jiān)測、礦井鉆孔電視成像、電阻率測量等觀測方法以及地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)互相補(bǔ)充，取長補(bǔ)短，能夠得出可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，對于深部巷道支護(hù)選擇合理的支護(hù)方式提供了依據(jù)。特別適用于用于深部地下工程中，評估圍巖分區(qū)破裂范圍和破壞程度及確定相關(guān)支護(hù)措施。
[0005]本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，包括多點(diǎn)位移計(jì)、鉆孔電視探頭、彩色監(jiān)視器，所述多點(diǎn)位移計(jì)設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的位移計(jì)安裝孔內(nèi)，通過細(xì)鋼絲繩分別引出鉆孔外，以測量鉆孔不同深度處圍巖的變形，所述鉆孔電視探頭設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的電視探頭安裝孔內(nèi)，鉆孔電視探頭與彩色監(jiān)視器連接。
[0007]鉆孔電視探頭采用KDVJ-400礦井鉆孔電視成像儀。
[0008]還包括Resitest-4000電阻率測試儀、主機(jī)、絕緣支架、滾輪,絕緣支架與滾輪連接，電阻率測試儀與主機(jī)連接，絕緣支架上設(shè)有孔內(nèi)探頭，絕緣支架上設(shè)有電極，電極上設(shè)有導(dǎo)電軟觸點(diǎn)，孔內(nèi)探頭設(shè)于探頭安裝孔內(nèi)。
[0009]還包括地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)、天線，地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)通過絕緣木桿與天線連接，天線與巷道的圍巖表面接觸。[0010]所述地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)采用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)，天線采用400MHz天線。
[0011]利用深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
[0012]I)沿巷道走向布置若干監(jiān)測斷面，完成端面施工，完成巷道支護(hù)后、在每個監(jiān)測斷面布置若干位移計(jì)鉆孔，位移計(jì)鉆孔內(nèi)安裝多點(diǎn)位移計(jì)；
[0013]2)在巷道內(nèi)選擇合適的斷面鉆探頭安裝孔，將電視探頭插入探頭安裝孔；
[0014]3)把帶滾輪的孔內(nèi)探頭放入探頭安裝孔內(nèi)，通過安裝在絕緣支架上的電極測定完整巖體和破裂巖體電阻率的變化，電阻率情況實(shí)時顯示在主機(jī)上，帶滾輪的孔內(nèi)探頭在探頭安裝孔內(nèi)由滾輪帶動滾動行進(jìn)，行進(jìn)過程中具有彈性的導(dǎo)電軟觸點(diǎn)與鉆孔壁緊密貼合，每步前進(jìn)0.2m測量一次，記錄電阻率值和深度，直至孔底，采用孔內(nèi)電阻率值平均法確定破壞范圍；
[0015]4)在巷道內(nèi)布設(shè)監(jiān)測斷面，在監(jiān)測斷面的頂?shù)装搴蛢蓭筒贾脵M向和縱向的測線，測量時將400MHz天線按壓在巷道的圍巖表面，沿測量線拖動，測試結(jié)果顯示在地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)上。
[0016]1.1每個監(jiān)測斷面設(shè)有五個位移計(jì)安裝孔，所述位移計(jì)安裝孔的深度為10m、鉆孔直徑為32mm，所述位移計(jì)安裝孔分別設(shè)于兩頂肩、兩幫和頂板處，其中位移計(jì)安裝孔I和位移計(jì)安裝孔II水平，位移計(jì)安裝孔III和位移計(jì)安裝孔IV與水平面成45 °夾角，位移計(jì)安裝孔V垂直。
[0017]每個位移計(jì)安裝孔內(nèi)設(shè)有十個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)設(shè)有一個孔內(nèi)固定器，從巷道表面開始，每隔Im布置一個測點(diǎn)，確定圍巖不同深度位移變化規(guī)律。
[0018]2.1探頭安裝孔的鉆孔直徑32mm、鉆孔深度10m，電視探頭安裝孔設(shè)有五個，電視探頭安裝孔分別設(shè)于頂板、左右兩拱肩和左右兩幫，其中探頭安裝孔I和探頭安裝孔II水平，探頭安裝孔III和探頭安裝孔IV與水平面成45°夾角，探頭安裝孔V垂直。
[0019]2.2)成孔后進(jìn)行洗孔。用清水循環(huán)沖洗探頭安裝孔，直至水清為止，在水源不便時，可以添加藥物來凈化孔內(nèi)污水。
[0020]2.3)將鉆孔電視探頭慢慢插入探頭安裝孔內(nèi)，由圍巖表面至孔底，進(jìn)行孔內(nèi)破裂形態(tài)全景錄像并記錄深度、破裂情況及對應(yīng)時間，鉆孔電視探頭實(shí)時畫面可通過位于巷道內(nèi)的彩色監(jiān)視器顯示，并根據(jù)鉆孔窺視解譯標(biāo)準(zhǔn)確定破壞范圍。
[0021]3.1)在把帶滾輪的孔內(nèi)探頭放入探頭安裝孔內(nèi)之前，首先向共用鉆孔內(nèi)吹氣，排出孔內(nèi)瓦斯，以防瓦斯爆炸。
[0022]4.1監(jiān)測斷面布置在距掘進(jìn)迎頭后方20m處，每個斷面根據(jù)巷道迎頭掘進(jìn)間隔2_5天時間監(jiān)測一輪。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果:
[0024]1.本實(shí)用新型采用多點(diǎn)位移監(jiān)測、礦井鉆孔電視成像、電阻率測量等觀測方法以及地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)互相補(bǔ)充，取長補(bǔ)短，能夠得出可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，對于深部巷道支護(hù)選擇合理的支護(hù)方式提供了依據(jù)。本實(shí)用新型主要用于深部地下工程中，評估圍巖分區(qū)破裂范圍和破壞程度及確定相關(guān)支護(hù)措施。
[0025]2.本實(shí)用新型的測試結(jié)果可靠性高，為設(shè)計(jì)錨桿、錨索的支護(hù)深度、注漿加固范圍提供充分地科學(xué)依據(jù)，使支護(hù)參數(shù)更加經(jīng)濟(jì)合理，在最經(jīng)濟(jì)的條件下達(dá)到最佳的支護(hù)效果。
[0026]3.克服單一觀測方法或探測技術(shù)因?yàn)槟撤N方法或技術(shù)的缺陷、不足和人為因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或失效的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型多點(diǎn)位移計(jì)測站布置示意圖；
[0028]圖2是本實(shí)用新型多點(diǎn)位移計(jì)測試布置圖；
[0029]圖3是本實(shí)用新型礦井鉆孔電視成像和電阻率測量鉆孔布置圖；
[0030]圖4是本實(shí)用新型電阻率儀局部構(gòu)件示意圖；
[0031]圖5是圖4的左視圖；
[0032]圖6是本實(shí)用新型地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測路線圖；
[0033]其中，1.位移計(jì)安裝孔I，2.位移計(jì)安裝孔II，3.位移計(jì)安裝孔III，4.位移計(jì)安裝孔IV，5.位移計(jì)安裝孔V，6.多點(diǎn)位移計(jì)，7.位移計(jì)安裝孔，8.探頭安裝孔，9.孔內(nèi)探頭，10.主機(jī)，11.電視探頭，12.彩色監(jiān)視器，13.電極，14.絕緣支架，15.滾輪，16.導(dǎo)電軟觸點(diǎn)，17.天線，18.木桿，19.地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)，21.巷道，22.斷面一，23斷面二，24.掘進(jìn)迎頭，25.測點(diǎn)，31.探頭安裝孔I，32.探頭安裝孔II，33.探頭安裝孔III，34.探頭安裝孔IV，35.探頭安裝孔V。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0035]一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，包括多點(diǎn)位移計(jì)6、鉆孔電視探頭11、彩色監(jiān)視器12，多點(diǎn)位移計(jì)6的多個測點(diǎn)25按Im等間距依次設(shè)于巷道21監(jiān)測斷面的位移計(jì)安裝孔7內(nèi)，通過細(xì)鋼絲繩分別引出鉆孔外，以測量鉆孔不同深度處圍巖的變形。鉆孔電視探頭11設(shè)于巷道21監(jiān)測斷面的電視探頭安裝孔8內(nèi)，鉆孔電視探頭11與彩色監(jiān)視器12連接。
[0036]鉆孔電視探頭11采用KDVJ-400礦井鉆孔電視成像儀。
[0037]還包括Resitest-4000電阻率測試儀、主機(jī)10、絕緣支架14、滾輪15,絕緣支架14與滾輪15連接，電阻率測試儀與主機(jī)10連接，絕緣支架14上設(shè)有孔內(nèi)探頭9，絕緣支架14上設(shè)有電極13，電極13上設(shè)有導(dǎo)電軟觸點(diǎn)16，孔內(nèi)探頭9設(shè)于探頭安裝孔8內(nèi)。
[0038]還包括地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)19、天線17,地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)19通過絕緣木桿18與天線17連接，天線17與巷道21的圍巖表面接觸。
[0039]所述地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)19采用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)，天線17采用400MHz天線。
[0040]利用深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
[0041]I)沿巷道21走向布置若干監(jiān)測斷面、完成端面施工，在完成巷道支護(hù)后打孔安裝多點(diǎn)位移計(jì)6 ;如圖所示，沿巷道21走向布置兩個監(jiān)測斷面，先施工斷面一 22，斷面一 22至掘進(jìn)迎頭24的距離為5m，斷面二 23至斷面一 22的距離為30m ；
[0042]在每個監(jiān)測斷面布置若干多點(diǎn)位移計(jì)鉆孔7，每個監(jiān)測斷面設(shè)有五個位移計(jì)安裝孔7，所述位移計(jì)安裝孔7的深度為10m、鉆孔直徑為32mm，所述位移計(jì)安裝孔7分別設(shè)于兩頂肩、兩幫和頂板處，其中位移計(jì)安裝孔I I和位移計(jì)安裝孔II 2水平，位移計(jì)安裝孔III 3和位移計(jì)安裝孔IV 4與水平面成45°夾角，位移計(jì)安裝孔V 5垂直。
[0043]每個位移計(jì)安裝孔7內(nèi)設(shè)有十個測點(diǎn)25，每個測點(diǎn)25設(shè)有一個孔內(nèi)固定器，從巷道表面開始，每隔Im布置一個測點(diǎn)25，確定圍巖不同深度位移變化規(guī)律。
[0044]如圖3所示，礦井鉆孔電視成像采用KDVJ-400礦井鉆孔電視成像儀，其探測步驟為:
[0045]在巷道21內(nèi)選擇合適的斷面鉆探頭安裝孔8，將電視探頭11插入探頭安裝孔8 ；探頭安裝孔8的鉆孔直徑32mm、鉆孔深度10m，電視探頭安裝孔8設(shè)有五個，電視探頭安裝孔8分別設(shè)于頂板、左右兩拱肩和左右兩幫，其中探頭安裝孔I 31和探頭安裝孔II 32水平，探頭安裝孔III 33和探頭安裝孔IV 34與水平面成45°夾角，探頭安裝孔V 35垂直。成孔后進(jìn)行洗孔，用清水循環(huán)沖洗探頭安裝孔8，直至水清為止，在水源不便時，可以添加藥物來凈化孔內(nèi)污水。
[0046]將電視探頭11慢慢插入探頭安裝孔8內(nèi)，由圍巖表面至孔底，進(jìn)行孔內(nèi)破裂形態(tài)全景錄像并記錄深度、破裂情況及對應(yīng)時間，鉆孔電視探頭11實(shí)時畫面可通過位于巷道2內(nèi)的彩色監(jiān)視器12顯示，并根據(jù)鉆孔窺視解譯標(biāo)準(zhǔn)確定破壞范圍。
[0047]如圖3、圖4所示，電阻率測量采用Resitest-4000電阻率測試儀和自制的帶滾輪的孔內(nèi)探頭9，其探測步驟為:
[0048]把帶滾輪的孔內(nèi)探頭9放入探頭安裝孔8內(nèi)，通過安裝在絕緣支架14上的電極13測定完整巖體和破裂巖體電阻率的變化，電阻率情況實(shí)時顯示在主機(jī)10上，自制的帶滾輪的孔內(nèi)探頭9在探頭安裝孔8內(nèi)由滾輪15帶動滾動行進(jìn)，行進(jìn)過程中具有彈性的導(dǎo)電軟觸點(diǎn)16與鉆孔壁緊密貼合，每步前進(jìn)0.2m測量一次，記錄電阻率值和深度，直至孔底，采用孔內(nèi)電阻率值平均法確定破壞范圍。在把帶滾輪的孔內(nèi)探頭放入探頭安裝孔內(nèi)之前，首先向探頭安裝孔8內(nèi)吹氣，排出孔內(nèi)瓦斯，以防瓦斯爆炸。
[0049]如圖5所示，地質(zhì)雷達(dá)探測采用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)探測設(shè)備及相應(yīng)用絕緣的木桿18固定支撐的400MHz天線17，其探測步驟為:
[0050]在巷道21內(nèi)布設(shè)監(jiān)測斷面，在監(jiān)測斷面的頂?shù)装搴蛢蓭筒贾脵M向和縱向的測線，測量時將400MHz天線17按壓在巷道21的圍巖表面，沿測量線拖動，測試結(jié)果顯示在地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)19上。監(jiān)測斷面布置在距掘進(jìn)迎頭24后方20m處，每個斷面根據(jù)巷道迎頭掘進(jìn)間隔2-5天時間監(jiān)測一輪；
[0051]上述雖然結(jié)合附圖對實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，其特征是，包括多點(diǎn)位移計(jì)、鉆孔電視探頭、彩色監(jiān)視器，所述多點(diǎn)位移計(jì)設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的位移計(jì)安裝孔內(nèi)，通過細(xì)鋼絲繩分別引出鉆孔外，以測量鉆孔不同深度處圍巖的變形，所述鉆孔電視探頭設(shè)于巷道監(jiān)測斷面的電視探頭安裝孔內(nèi)，鉆孔電視探頭與彩色監(jiān)視器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，其特征是，所述鉆孔電視探頭采用KDVJ-400礦井鉆孔電視成像儀。
3.如權(quán)利要求1所述的深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，其特征是，還包括電阻率測試儀、主機(jī)、絕緣支架、滾輪，絕緣支架與滾輪連接，電阻率測試儀與主機(jī)連接，絕緣支架上設(shè)有孔內(nèi)探頭，絕緣支架上設(shè)有電極，電極上設(shè)有導(dǎo)電軟觸點(diǎn)，孔內(nèi)探頭設(shè)于探頭安裝孔內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，其特征是，還包括地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)、天線，地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)通過絕緣木桿與天線連接，天線與巷道的圍巖表面接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的深部巷道圍巖分區(qū)破裂現(xiàn)場探測系統(tǒng)，其特征是，所述地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)采用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)，天線采用400MHz天線。
【文檔編號】G01V11/00GK203414608SQ201320451562
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】李術(shù)才, 王漢鵬, 鄭學(xué)芬, 張慶賀, 李建明, 李清川 申請人:山東大學(xué)