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一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法，其步驟：A、鉆孔：根據(jù)急傾斜煤層的巖性變形，選取順傾角方向鉆孔布設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)；B、多點(diǎn)位移計(jì)安裝：先將帶錨頭的測(cè)桿及護(hù)管、排氣管、灌漿管捅入鉆孔內(nèi),根據(jù)鉆孔方向安放排氣管和灌漿管，然后將基座用水泥砂漿加速凝劑固定，灌漿封孔，最后安裝位移傳感器。C、錨固數(shù)據(jù)自動(dòng)采集：將每個(gè)位移傳感器的數(shù)據(jù)線(xiàn)引至智能數(shù)據(jù)采集器中，采用半橋連接，每天采樣一次，將多點(diǎn)位移計(jì)的頻率數(shù)據(jù)自動(dòng)采集接收并存入U(xiǎn)盤(pán)存儲(chǔ)器中。該方法簡(jiǎn)便易行，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，為進(jìn)一步開(kāi)展急傾斜巷道支護(hù)穩(wěn)定性研究奠定基礎(chǔ)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及急傾斜煤層巷道開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法，它適用于公路、鐵路、水利、礦山等多個(gè)領(lǐng)域地下工程的圍巖體位移測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002]急傾斜煤層巷道的圍巖具有非對(duì)稱(chēng)變形和支護(hù)體不均勻受荷的特點(diǎn)，巷道開(kāi)挖后易出現(xiàn)地層相互錯(cuò)動(dòng)、變形高度非對(duì)稱(chēng)性的特征，且冒頂、底臌現(xiàn)象異常突出，因此，深部急傾斜煤層巷道的圍巖控制與支護(hù)一直是困擾急傾斜煤礦井巷施工的關(guān)鍵技術(shù)難題之一，也是煤礦工程技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，該問(wèn)題研究一個(gè)很大的瓶頸就是巖體力學(xué)參數(shù)的確定。目前對(duì)煤層巷道所做的基礎(chǔ)測(cè)試工作還較薄弱，尚不能滿(mǎn)足新型支護(hù)技術(shù)攻關(guān)的需求。因此開(kāi)展急傾斜煤層巷道的現(xiàn)場(chǎng)位移監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步分析急傾斜煤層巷道的賦存特征，為煤巷的圍巖穩(wěn)定性分類(lèi)及支護(hù)技術(shù)研究提供基礎(chǔ)，就顯得十分必要。它不僅能揭示急傾斜煤層巷道開(kāi)挖后圍巖的變形規(guī)律，對(duì)圍巖穩(wěn)定性作出判斷，對(duì)施工地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)，還可據(jù)此修改初步設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工，為初始地應(yīng)力和地層材料特性參數(shù)反演提供數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明無(wú)疑能為急傾斜煤層巷道現(xiàn)場(chǎng)巖體力學(xué)參數(shù)的確定作出貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在于提供了一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法，其突出特點(diǎn)是充分考慮急傾斜煤層巷道的地質(zhì)條件和巖層產(chǎn)狀，利用桿式多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)試巷道圍巖的位移，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀DT80將多點(diǎn)位移計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集存儲(chǔ)，為急傾斜煤層巷道圍巖體變形分布及變化規(guī)律研究提供第一手的試驗(yàn)手段和數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)安裝和采集方法簡(jiǎn)便易行，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，為進(jìn)一步開(kāi)展急傾斜巷道支護(hù)穩(wěn)定性研究奠定基礎(chǔ)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法，其步驟是:
A、鉆孔:
(O根據(jù)急傾斜煤層的巖性變形特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀，應(yīng)盡量選取順傾角方向(誤差±2° )鉆孔布設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)BGK - A3，保證測(cè)得圍巖開(kāi)挖后位移較大的部位。
[0005](2)鉆孔一定要保證施工質(zhì)量，防止鉆孔過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)位和傾斜。
[0006](3)為便于安裝多點(diǎn)位移計(jì)BGK - A3，開(kāi)孔段1?1.5m擴(kuò)孔，然后每隔5?6m鉆取巖芯，以了解巖性情況和保證鉆孔質(zhì)量。
[0007]B、多點(diǎn)位移計(jì)安裝:
(O測(cè)桿及基座組裝。
[0008]安裝順序:先將灌漿錨頭與不銹鋼測(cè)桿連接，測(cè)桿之間用測(cè)桿接頭連接，然后對(duì)測(cè)桿依次套上測(cè)桿保護(hù)管、密封件、測(cè)桿減阻導(dǎo)向接頭、測(cè)桿定位塊，最后裝上基座，可靠連接并固定，再將排氣管、灌漿管和測(cè)桿組件集成一束，捆扎可靠，采用分段置入、孔口連接的方式置入鉆孔中。
[0009]灌漿管與排氣管設(shè)置:若鉆孔方向向上、斜向上的鉆孔，可不安裝灌漿管或灌漿管深入孔口 4.5^5.5m或至孔深的一半，排氣管則深入孔底；對(duì)于水平孔、斜向下及正垂向下孔，灌漿管需深入孔底(較最深的錨頭長(zhǎng)lm)，排氣管可不安裝或僅深入基座90 — IlOmm即可。
[0010](2)封孔灌漿。將基座用速凝水泥砂漿固定并封孔。待封孔凝固硬化12小時(shí)后，往灌漿管中澆注混凝土砂漿，澆注混凝土砂漿時(shí)要特別注意保護(hù)測(cè)桿保護(hù)管口及測(cè)桿端口，避免受到損傷和沾結(jié)混凝土砂漿。
[0011](3)安裝位移傳感器。將BGK — A3位移傳感器逐一通過(guò)PVC定位芯座上的對(duì)應(yīng)定位孔，與測(cè)桿端接頭通過(guò)1xeal螺紋膠旋緊固定可靠。待膠凝固后，用頻率讀數(shù)儀監(jiān)測(cè)狀態(tài)下調(diào)節(jié)傳感器“零點(diǎn)”，并鎖定好位置。
[0012]C、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集:
多點(diǎn)位移計(jì)安裝后，將每根位移傳感器的數(shù)據(jù)線(xiàn)引至一個(gè)安放妥當(dāng)?shù)腄T80數(shù)據(jù)采集器中，采用半橋連接，每天采樣一次，將多點(diǎn)位移計(jì)的頻率數(shù)據(jù)自動(dòng)采集接收并存入U(xiǎn)盤(pán)存儲(chǔ)器中，用于后期的數(shù)據(jù)處理和分析工作，可得到圍巖體內(nèi)部位移的分布和變化規(guī)律。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
本發(fā)明充分考慮了急傾斜煤層巷道的地質(zhì)條件和巖層產(chǎn)狀，利用桿式多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)試巷道圍巖的位移，并能實(shí)現(xiàn)圍巖內(nèi)部多點(diǎn)位移數(shù)據(jù)的自動(dòng)安全采集和存儲(chǔ)，為急傾斜煤層巷道圍巖體變形分布及變化規(guī)律研究提供第一手的試驗(yàn)手段和圍巖變形數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為一種鉆孔布置示意圖。
[0015]圖2為一種測(cè)桿安裝示意圖。
[0016]圖3為一種基座固定不意圖。
[0017]圖4為一種不同鉆孔的灌漿管與排氣管示意圖。
[0018]圖5為一種位移傳感器安裝不意圖。
[0019]表1為一種多點(diǎn)位移計(jì)得到的圍實(shí)巖位移測(cè)值。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
為便于方便準(zhǔn)確的測(cè)試急傾斜煤層巷道的圍巖體內(nèi)部變形值，利用桿式多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)試巷道圍巖的位移，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀DT80將多點(diǎn)位移計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集存儲(chǔ)，為急傾斜煤層巷道圍巖體變形分布及變化規(guī)律研究提供第一手的試驗(yàn)手段和數(shù)據(jù)。
[0021]一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法，其步驟是:
A、鉆孔:
根據(jù)急傾斜煤層的巖性變形特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀，應(yīng)選取順傾角(誤差±2° )方向鉆孔布設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)，保證測(cè)得圍巖開(kāi)挖后位移較大的部位。鉆孔一定要保證施工質(zhì)量，首先在鉆孔前固定鉆機(jī)時(shí)，用羅盤(pán)儀及水平儀校正鉆機(jī)，然后把鉆機(jī)牢固固定住，防止鉆孔過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)位和傾斜。為便于安裝儀器，開(kāi)孔段f 1.5m擴(kuò)孔，然后每5m取巖芯，以便了解巖性情況和保證鉆孔質(zhì)量，終孔后掃孔，確保安裝時(shí)無(wú)掉塊發(fā)生，孔壁要光滑，保證多點(diǎn)位移計(jì)順利插入安裝。
[0022]技術(shù)要求:采用BGK — A3多點(diǎn)位移計(jì)(見(jiàn)圖1 )，直徑Φ 75?IlOmm的鉆孔，若采用測(cè)頭外置式安裝，孔口 0.5米段直徑不小于Φ110_，對(duì)于測(cè)頭埋入式安裝，孔口 fl.4m段直徑不小于170mm，測(cè)頭電纜出線(xiàn)孔處徑向尺寸為145mm，鉆孔的深度應(yīng)比最深錨頭深I(lǐng)m以上。
[0023]B、多點(diǎn)位移計(jì)安裝:
BGK - A3連桿式位移計(jì)是由位移計(jì)組(共5支)、位移傳遞桿及其保護(hù)管、減摩環(huán)、安裝支座、錨固頭等組成。主要安裝工序如下:
(I)測(cè)桿及基座組裝。按孔深30m共5個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)布置。安裝順序?yàn)?先將灌漿錨頭與不銹鋼測(cè)桿連接，測(cè)桿之間用測(cè)桿接頭連接(見(jiàn)圖2)，然后對(duì)測(cè)桿依次套上測(cè)桿保護(hù)管、密封件、測(cè)桿減阻導(dǎo)向接頭、測(cè)桿定位塊，最后裝上基座，可靠連接并固定，再將排氣管、灌漿管和測(cè)桿組件集成一束，捆扎可靠，采用分段置入、孔口連接的方式置入鉆孔中(見(jiàn)圖3)。
[0024](2)灌漿管與排氣管設(shè)置:根據(jù)鉆孔方向固定灌漿管與排氣管。一般情況下，如果鉆孔方向向上、斜向上的鉆孔，可不安裝灌漿管或灌漿管深入孔口 5m或至孔深的一半，排氣管則深入孔底(注意在排氣管底端0.1m段鉆一些小孔利于排氣)。對(duì)于水平孔、斜向下及正垂向下孔，灌漿管需深入孔底(較最深的錨頭長(zhǎng)lm)，排氣管可不安裝或僅深入基座10Omm即可(見(jiàn)圖4)。
[0025](3)灌漿封孔。位置定位可靠后澆注混凝土砂漿至測(cè)桿保護(hù)管上端面以下約20cm，凝固后方可撤去約束。澆注混凝土砂漿時(shí)要特別注意保護(hù)測(cè)桿保護(hù)管口及測(cè)桿端口，避免受到損傷和沾結(jié)混凝土砂漿。
[0026]技術(shù)要求:推薦的水灰比為1:0.5。在灌漿前，首先要將管路用泵打入水以降低摩擦。為保證灌漿的效果，灌漿(在孔口處)壓力應(yīng)控制在< 0.5Mpa，但是如果向上灌漿，則壓力可根據(jù)孔深適當(dāng)增大。
[0027](4)安裝多點(diǎn)位移計(jì)傳感器。
[0028]將BGK位移傳感器逐一通過(guò)PVC定位芯座上的對(duì)應(yīng)定位孔，與測(cè)桿端接頭通過(guò)1xeal螺紋膠旋緊固定可靠。待膠凝固后，用頻率讀數(shù)儀監(jiān)測(cè)狀態(tài)下調(diào)節(jié)傳感器“零點(diǎn)”，并通過(guò)安裝在芯座上的予置機(jī)構(gòu)鎖定位置。按測(cè)點(diǎn)數(shù)逐一完成上述調(diào)節(jié)(見(jiàn)圖5)。
[0029]C、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集:
多點(diǎn)位移計(jì)安裝完畢后，將每個(gè)位移傳感器(5個(gè))的數(shù)據(jù)線(xiàn)引至一個(gè)安放妥當(dāng)?shù)腄ataTaker DT80智能數(shù)據(jù)采集器中，采用半橋連接，，當(dāng)采集器開(kāi)啟電源，正常工作時(shí)，能將每個(gè)基坑傳感器的頻率數(shù)據(jù)接收并存儲(chǔ)，設(shè)置每天采樣一次，待接收數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，可結(jié)束數(shù)據(jù)采集接收，拔下U盤(pán)存儲(chǔ)器，接通電腦，開(kāi)展后期的數(shù)據(jù)處理和分析工作。表I為該方法測(cè)試得到的圍巖位移實(shí)測(cè)值。
[0030]表I 一種多點(diǎn)位移計(jì)得到的圍實(shí)巖位移測(cè)值(單位:mm)
【權(quán)利要求】
1.一種急傾斜煤層巷道的多點(diǎn)位移計(jì)安裝及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方法，其步驟是: A、鉆孔: 1)根據(jù)急傾斜煤層的巖性變形，選取順傾角方向鉆孔布設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)，測(cè)得圍巖開(kāi)挖后位移的部位； 2)鉆孔保證施工質(zhì)量，防止鉆孔過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)位和傾斜； 3)安裝多點(diǎn)位移計(jì)，開(kāi)孔段f1.5m擴(kuò)孔，然后每隔5飛m鉆取巖芯； B、多點(diǎn)位移計(jì)安裝: 1)測(cè)桿及基座組裝:安裝順序:先將灌漿錨頭與不銹鋼測(cè)桿連接，測(cè)桿之間用測(cè)桿接頭連接，然后對(duì)測(cè)桿依次套上測(cè)桿保護(hù)管、密封件、測(cè)桿減阻導(dǎo)向接頭、測(cè)桿定位塊，最后裝上基座，連接并固定，再將排氣管、灌漿管和測(cè)桿組件集成一束，捆扎，采用分段置入、孔口連接的方式置入鉆孔中； 2)灌漿管與排氣管設(shè)置:鉆孔方向向上、斜向上的鉆孔，不安裝灌漿管或灌漿管深入孔口 4.5^5.5m或至孔深的一半，排氣管則深入孔底；對(duì)于水平孔、斜向下及正垂向下孔，灌漿管深入孔底，排氣管不安裝或僅深入基座90 - 110mm； 3)封孔灌漿:將基座用速凝水泥砂漿固定并封孔，封孔凝固硬化12小時(shí)后，往灌漿管中澆注混凝土砂漿，澆注混凝土砂漿時(shí)要保護(hù)測(cè)桿保護(hù)管口及測(cè)桿端口 ； 4)安裝位移傳感 器:將位移傳感器逐一通過(guò)PVC定位芯座上的對(duì)應(yīng)定位孔，與測(cè)桿端接頭通過(guò)1xeal螺紋膠旋緊固定，膠凝固后，用頻率讀數(shù)儀監(jiān)測(cè)下調(diào)節(jié)傳感器零點(diǎn)，并鎖定好位置； C、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集:多點(diǎn)位移計(jì)安裝后，將每根位移傳感器的數(shù)據(jù)線(xiàn)引至一個(gè)安放的DT80數(shù)據(jù)采集器中，采用半橋連接，每天采樣一次，將多點(diǎn)位移計(jì)的頻率數(shù)據(jù)自動(dòng)采集接收并存入U(xiǎn)盤(pán)存儲(chǔ)器中，用于后期的數(shù)據(jù)處理和分析工作，得到圍巖體內(nèi)部位移的分布和變化規(guī)律。
【文檔編號(hào)】G01B21/02GK103900514SQ201410166784
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】伍國(guó)軍, 陳衛(wèi)忠, 袁敬強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所