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一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法
【專利摘要】本發明公開了一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法，其步驟：A、鉆孔：根據急傾斜煤層的巖性變形，選取順傾角方向鉆孔布設多點位移計；B、多點位移計安裝：先將帶錨頭的測桿及護管、排氣管、灌漿管捅入鉆孔內,根據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、錨固數據自動采集：將每個位移傳感器的數據線引至智能數據采集器中，采用半橋連接，每天采樣一次，將多點位移計的頻率數據自動采集接收并存入U盤存儲器中。該方法簡便易行，操作簡單，安全可靠，為進一步開展急傾斜巷道支護穩定性研究奠定基礎。
【專利說明】一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及急傾斜煤層巷道開展現場原位測試【技術領域】，更具體涉及一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法，它適用于公路、鐵路、水利、礦山等多個領域地下工程的圍巖體位移測試。
【背景技術】
[0002]急傾斜煤層巷道的圍巖具有非對稱變形和支護體不均勻受荷的特點，巷道開挖后易出現地層相互錯動、變形高度非對稱性的特征，且冒頂、底臌現象異常突出，因此，深部急傾斜煤層巷道的圍巖控制與支護一直是困擾急傾斜煤礦井巷施工的關鍵技術難題之一，也是煤礦工程技術重點關注的問題，該問題研究一個很大的瓶頸就是巖體力學參數的確定。目前對煤層巷道所做的基礎測試工作還較薄弱，尚不能滿足新型支護技術攻關的需求。因此開展急傾斜煤層巷道的現場位移監測，進一步分析急傾斜煤層巷道的賦存特征，為煤巷的圍巖穩定性分類及支護技術研究提供基礎，就顯得十分必要。它不僅能揭示急傾斜煤層巷道開挖后圍巖的變形規律，對圍巖穩定性作出判斷，對施工地質災害進行預測，還可據此修改初步設計、指導施工，為初始地應力和地層材料特性參數反演提供數據。因此，本發明無疑能為急傾斜煤層巷道現場巖體力學參數的確定作出貢獻。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是在于提供了一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法，其突出特點是充分考慮急傾斜煤層巷道的地質條件和巖層產狀，利用桿式多點位移計測試巷道圍巖的位移，通過數據采集儀DT80將多點位移計數據自動采集存儲，為急傾斜煤層巷道圍巖體變形分布及變化規律研究提供第一手的試驗手段和數據。該試驗安裝和采集方法簡便易行，操作簡單，安全可靠，為進一步開展急傾斜巷道支護穩定性研究奠定基礎。
[0004]為了實現上述的目的，本發明采用以下技術措施:
一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法，其步驟是:
A、鉆孔:
(O根據急傾斜煤層的巖性變形特點及結構產狀，應盡量選取順傾角方向(誤差±2° )鉆孔布設多點位移計BGK - A3，保證測得圍巖開挖后位移較大的部位。
[0005](2)鉆孔一定要保證施工質量，防止鉆孔過程中發生錯位和傾斜。
[0006](3)為便于安裝多點位移計BGK - A3，開孔段1?1.5m擴孔，然后每隔5?6m鉆取巖芯，以了解巖性情況和保證鉆孔質量。
[0007]B、多點位移計安裝:
(O測桿及基座組裝。
[0008]安裝順序:先將灌漿錨頭與不銹鋼測桿連接，測桿之間用測桿接頭連接，然后對測桿依次套上測桿保護管、密封件、測桿減阻導向接頭、測桿定位塊，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小時后，往灌漿管中澆注混凝土砂漿，澆注混凝土砂漿時要特別注意保護測桿保護管口及測桿端口，避免受到損傷和沾結混凝土砂漿。
[0011](3)安裝位移傳感器。將BGK — A3位移傳感器逐一通過PVC定位芯座上的對應定位孔，與測桿端接頭通過1xeal螺紋膠旋緊固定可靠。待膠凝固后，用頻率讀數儀監測狀態下調節傳感器“零點”，并鎖定好位置。
[0012]C、數據自動采集:
多點位移計安裝后，將每根位移傳感器的數據線引至一個安放妥當的DT80數據采集器中，采用半橋連接，每天采樣一次，將多點位移計的頻率數據自動采集接收并存入U盤存儲器中，用于后期的數據處理和分析工作，可得到圍巖體內部位移的分布和變化規律。
[0013]本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果:
本發明充分考慮了急傾斜煤層巷道的地質條件和巖層產狀，利用桿式多點位移計測試巷道圍巖的位移，并能實現圍巖內部多點位移數據的自動安全采集和存儲，為急傾斜煤層巷道圍巖體變形分布及變化規律研究提供第一手的試驗手段和圍巖變形數據。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為一種鉆孔布置示意圖。
[0015]圖2為一種測桿安裝示意圖。
[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為一種多點位移計得到的圍實巖位移測值。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述:
為便于方便準確的測試急傾斜煤層巷道的圍巖體內部變形值，利用桿式多點位移計測試巷道圍巖的位移，通過數據采集儀DT80將多點位移計數據自動采集存儲，為急傾斜煤層巷道圍巖體變形分布及變化規律研究提供第一手的試驗手段和數據。
[0021]一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法，其步驟是:
A、鉆孔:
根據急傾斜煤層的巖性變形特點及結構產狀，應選取順傾角(誤差±2° )方向鉆孔布設多點位移計，保證測得圍巖開挖后位移較大的部位。鉆孔一定要保證施工質量，首先在鉆孔前固定鉆機時，用羅盤儀及水平儀校正鉆機，然后把鉆機牢固固定住，防止鉆孔過程中發生錯位和傾斜。為便于安裝儀器，開孔段f 1.5m擴孔，然后每5m取巖芯，以便了解巖性情況和保證鉆孔質量，終孔后掃孔，確保安裝時無掉塊發生，孔壁要光滑，保證多點位移計順利插入安裝。
[0022]技術要求:采用BGK — A3多點位移計(見圖1 )，直徑Φ 75?IlOmm的鉆孔，若采用測頭外置式安裝，孔口 0.5米段直徑不小于Φ110_，對于測頭埋入式安裝，孔口 fl.4m段直徑不小于170mm，測頭電纜出線孔處徑向尺寸為145mm，鉆孔的深度應比最深錨頭深Im以上。
[0023]B、多點位移計安裝:
BGK - A3連桿式位移計是由位移計組(共5支)、位移傳遞桿及其保護管、減摩環、安裝支座、錨固頭等組成。主要安裝工序如下:
(I)測桿及基座組裝。按孔深30m共5個測點數布置。安裝順序為:先將灌漿錨頭與不銹鋼測桿連接，測桿之間用測桿接頭連接(見圖2)，然后對測桿依次套上測桿保護管、密封件、測桿減阻導向接頭、測桿定位塊，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(見圖3)。
[0024](2)灌漿管與排氣管設置:根據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lm)，排氣管可不安裝或僅深入基座10Omm即可(見圖4)。
[0025](3)灌漿封孔。位置定位可靠后澆注混凝土砂漿至測桿保護管上端面以下約20cm，凝固后方可撤去約束。澆注混凝土砂漿時要特別注意保護測桿保護管口及測桿端口，避免受到損傷和沾結混凝土砂漿。
[0026]技術要求: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)壓力應控制在< 0.5Mpa，但是如果向上灌漿，則壓力可根據孔深適當增大。
[0027](4)安裝多點位移計傳感器。
[0028]將BGK位移傳感器逐一通過PVC定位芯座上的對應定位孔，與測桿端接頭通過1xeal螺紋膠旋緊固定可靠。待膠凝固后，用頻率讀數儀監測狀態下調節傳感器“零點”，并通過安裝在芯座上的予置機構鎖定位置。按測點數逐一完成上述調節(見圖5)。
[0029]C、數據自動采集:
多點位移計安裝完畢后，將每個位移傳感器(5個)的數據線引至一個安放妥當的DataTaker DT80智能數據采集器中，采用半橋連接，，當采集器開啟電源，正常工作時，能將每個基坑傳感器的頻率數據接收并存儲，設置每天采樣一次，待接收數據基本穩定后，可結束數據采集接收，拔下U盤存儲器，接通電腦，開展后期的數據處理和分析工作。表I為該方法測試得到的圍巖位移實測值。
[0030]表I 一種多點位移計得到的圍實巖位移測值(單位:mm)
【權利要求】
1.一種急傾斜煤層巷道的多點位移計安裝及數據自動采集方法，其步驟是: A、鉆孔: 1)根據急傾斜煤層的巖性變形，選取順傾角方向鉆孔布設多點位移計，測得圍巖開挖后位移的部位； 2)鉆孔保證施工質量，防止鉆孔過程中發生錯位和傾斜； 3)安裝多點位移計，開孔段f1.5m擴孔，然后每隔5飛m鉆取巖芯； B、多點位移計安裝: 1)測桿及基座組裝:安裝順序:先將灌漿錨頭與不銹鋼測桿連接，測桿之間用測桿接頭連接，然后對測桿依次套上測桿保護管、密封件、測桿減阻導向接頭、測桿定位塊，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小時后，往灌漿管中澆注混凝土砂漿，澆注混凝土砂漿時要保護測桿保護管口及測桿端口 ； 4)安裝位移傳感 器:將位移傳感器逐一通過PVC定位芯座上的對應定位孔，與測桿端接頭通過1xeal螺紋膠旋緊固定，膠凝固后，用頻率讀數儀監測下調節傳感器零點，并鎖定好位置； C、數據自動采集:多點位移計安裝后，將每根位移傳感器的數據線引至一個安放的DT80數據采集器中，采用半橋連接，每天采樣一次，將多點位移計的頻率數據自動采集接收并存入U盤存儲器中，用于后期的數據處理和分析工作，得到圍巖體內部位移的分布和變化規律。
【文檔編號】G01B21/02GK103900514SQ201410166784
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】伍國軍, 陳衛忠, 袁敬強 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所