CN103900514A

CN103900514A - 一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法

Info

Publication number: CN103900514A
Application number: CN201410166784.5A
Authority: CN
Inventors: 伍国军; 陈卫忠; 袁敬强
Original assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Current assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明公开了一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法，其步骤：A、钻孔：根据急倾斜煤层的岩性变形，选取顺倾角方向钻孔布设多点位移计；B、多点位移计安装：先将带锚头的测杆及护管、排气管、灌浆管捅入钻孔内,根据钻孔方向安放排气管和灌浆管，然后将基座用水泥砂浆加速凝剂固定，灌浆封孔，最后安装位移传感器。C、锚固数据自动采集：将每个位移传感器的数据线引至智能数据采集器中，采用半桥连接，每天采样一次，将多点位移计的频率数据自动采集接收并存入U盘存储器中。该方法简便易行，操作简单，安全可靠，为进一步开展急倾斜巷道支护稳定性研究奠定基础。

Description

一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法

技术领域

本发明涉及急倾斜煤层巷道开展现场原位测试技术领域，更具体涉及一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法，它适用于公路、铁路、水利、矿山等多个领域地下工程的围岩体位移测试。

背景技术

急倾斜煤层巷道的围岩具有非对称变形和支护体不均匀受荷的特点，巷道开挖后易出现地层相互错动、变形高度非对称性的特征，且冒顶、底臌现象异常突出，因此，深部急倾斜煤层巷道的围岩控制与支护一直是困扰急倾斜煤矿井巷施工的关键技术难题之一，也是煤矿工程技术重点关注的问题，该问题研究一个很大的瓶颈就是岩体力学参数的确定。目前对煤层巷道所做的基础测试工作还较薄弱，尚不能满足新型支护技术攻关的需求。因此开展急倾斜煤层巷道的现场位移监测，进一步分析急倾斜煤层巷道的赋存特征，为煤巷的围岩稳定性分类及支护技术研究提供基础，就显得十分必要。它不仅能揭示急倾斜煤层巷道开挖后围岩的变形规律，对围岩稳定性作出判断，对施工地质灾害进行预测，还可据此修改初步设计、指导施工，为初始地应力和地层材料特性参数反演提供数据。因此，本发明无疑能为急倾斜煤层巷道现场岩体力学参数的确定作出贡献。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法，其突出特点是充分考虑急倾斜煤层巷道的地质条件和岩层产状，利用杆式多点位移计测试巷道围岩的位移，通过数据采集仪DT80将多点位移计数据自动采集存储，为急倾斜煤层巷道围岩体变形分布及变化规律研究提供第一手的试验手段和数据。该试验安装和采集方法简便易行，操作简单，安全可靠，为进一步开展急倾斜巷道支护稳定性研究奠定基础。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法，其步骤是：

A、钻孔：

（1）根据急倾斜煤层的岩性变形特点及结构产状，应尽量选取顺倾角方向（误差±2°）钻孔布设多点位移计BGK－A3，保证测得围岩开挖后位移较大的部位。

（2）钻孔一定要保证施工质量，防止钻孔过程中发生错位和倾斜。

（3）为便于安装多点位移计BGK－A3，开孔段1~1.5m扩孔，然后每隔5~6m钻取岩芯，以了解岩性情况和保证钻孔质量。

B、多点位移计安装：

（1）测杆及基座组装。

安装顺序：先将灌浆锚头与不锈钢测杆连接，测杆之间用测杆接头连接，然后对测杆依次套上测杆保护管、密封件、测杆减阻导向接头、测杆定位块，最后装上基座，可靠连接并固定，再将排气管、灌浆管和测杆组件集成一束，捆扎可靠，采用分段置入、孔口连接的方式置入钻孔中。

灌浆管与排气管设置：若钻孔方向向上、斜向上的钻孔，可不安装灌浆管或灌浆管深入孔口4.5~5.5m或至孔深的一半，排气管则深入孔底；对于水平孔、斜向下及正垂向下孔，灌浆管需深入孔底（较最深的锚头长1m），排气管可不安装或仅深入基座90－110mm 即可。

（2）封孔灌浆。将基座用速凝水泥砂浆固定并封孔。待封孔凝固硬化12小时后，往灌浆管中浇注混凝土砂浆，浇注混凝土砂浆时要特别注意保护测杆保护管口及测杆端口，避免受到损伤和沾结混凝土砂浆。

（3）安装位移传感器。将BGK－A3位移传感器逐一通过PVC定位芯座上的对应定位孔，与测杆端接头通过loxeal螺纹胶旋紧固定可靠。待胶凝固后，用频率读数仪监测状态下调节传感器“零点”，并锁定好位置。

C、数据自动采集：

多点位移计安装后，将每根位移传感器的数据线引至一个安放妥当的DT80数据采集器中，采用半桥连接，每天采样一次，将多点位移计的频率数据自动采集接收并存入U盘存储器中，用于后期的数据处理和分析工作，可得到围岩体内部位移的分布和变化规律。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本发明充分考虑了急倾斜煤层巷道的地质条件和岩层产状，利用杆式多点位移计测试巷道围岩的位移，并能实现围岩内部多点位移数据的自动安全采集和存储，为急倾斜煤层巷道围岩体变形分布及变化规律研究提供第一手的试验手段和围岩变形数据。

附图说明

图1为一种钻孔布置示意图。

图2为一种测杆安装示意图。

图3为一种基座固定示意图。

图4为一种不同钻孔的灌浆管与排气管示意图。

图5为一种位移传感器安装示意图。

表1为一种多点位移计得到的围实岩位移测值。

具体实施方式

实施例1：

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

为便于方便准确的测试急倾斜煤层巷道的围岩体内部变形值，利用杆式多点位移计测试巷道围岩的位移，通过数据采集仪DT80将多点位移计数据自动采集存储，为急倾斜煤层巷道围岩体变形分布及变化规律研究提供第一手的试验手段和数据。

A、钻孔：

根据急倾斜煤层的岩性变形特点及结构产状，应选取顺倾角（误差±2°）方向钻孔布设多点位移计，保证测得围岩开挖后位移较大的部位。钻孔一定要保证施工质量，首先在钻孔前固定钻机时，用罗盘仪及水平仪校正钻机，然后把钻机牢固固定住，防止钻孔过程中发生错位和倾斜。为便于安装仪器，开孔段1~1.5m扩孔，然后每5m取岩芯，以便了解岩性情况和保证钻孔质量，终孔后扫孔，确保安装时无掉块发生，孔壁要光滑，保证多点位移计顺利插入安装。

技术要求：采用BGK－A3 多点位移计（见图1），直径φ75~110mm 的钻孔，若采用测头外置式安装，孔口0.5 米段直径不小于φ110mm，对于测头埋入式安装，孔口1~1.4m 段直径不小于170mm，测头电缆出线孔处径向尺寸为145mm，钻孔的深度应比最深锚头深1m 以上。

B、多点位移计安装：

BGK－A3连杆式位移计是由位移计组（共5支）、位移传递杆及其保护管、减摩环、安装支座、锚固头等组成。主要安装工序如下：

（1）测杆及基座组装。按孔深30m共5个测点数布置。安装顺序为：先将灌浆锚头与不锈钢测杆连接，测杆之间用测杆接头连接（见图2），然后对测杆依次套上测杆保护管、密封件、测杆减阻导向接头、测杆定位块，最后装上基座，可靠连接并固定，再将排气管、灌浆管和测杆组件集成一束，捆扎可靠，采用分段置入、孔口连接的方式置入钻孔中（见图3）。

（2）灌浆管与排气管设置：根据钻孔方向固定灌浆管与排气管。一般情况下，如果钻孔方向向上、斜向上的钻孔，可不安装灌浆管或灌浆管深入孔口5m 或至孔深的一半，排气管则深入孔底（注意在排气管底端0.1m 段钻一些小孔利于排气）。对于水平孔、斜向下及正垂向下孔，灌浆管需深入孔底（较最深的锚头长1m），排气管可不安装或仅深入基座100mm 即可（见图4）。

（3）灌浆封孔。位置定位可靠后浇注混凝土砂浆至测杆保护管上端面以下约20cm，凝固后方可撤去约束。浇注混凝土砂浆时要特别注意保护测杆保护管口及测杆端口，避免受到损伤和沾结混凝土砂浆。

技术要求：推荐的水灰比为1：0.5。在灌浆前，首先要将管路用泵打入水以降低摩擦。为保证灌浆的效果，灌浆（在孔口处）压力应控制在≤0.5Mpa，但是如果向上灌浆，则压力可根据孔深适当增大。

（4）安装多点位移计传感器。

将BGK位移传感器逐一通过PVC定位芯座上的对应定位孔，与测杆端接头通过loxeal螺纹胶旋紧固定可靠。待胶凝固后，用频率读数仪监测状态下调节传感器“零点”，并通过安装在芯座上的予置机构锁定位置。按测点数逐一完成上述调节（见图5）。

C、数据自动采集：

多点位移计安装完毕后，将每个位移传感器（5个）的数据线引至一个安放妥当的DataTaker DT80智能数据采集器中，采用半桥连接，，当采集器开启电源，正常工作时，能将每个基坑传感器的频率数据接收并存储，设置每天采样一次，待接收数据基本稳定后，可结束数据采集接收，拔下U盘存储器，接通电脑，开展后期的数据处理和分析工作。表1为该方法测试得到的围岩位移实测值。

表1 一种多点位移计得到的围实岩位移测值（单位：mm）

Claims

1.一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法，其步骤是：

A、钻孔：

1）根据急倾斜煤层的岩性变形，选取顺倾角方向钻孔布设多点位移计，测得围岩开挖后位移的部位；

2）钻孔保证施工质量，防止钻孔过程中发生错位和倾斜；

3）安装多点位移计，开孔段1~1.5m扩孔，然后每隔5~6m钻取岩芯；

B、多点位移计安装：

1）测杆及基座组装：安装顺序：先将灌浆锚头与不锈钢测杆连接，测杆之间用测杆接头连接，然后对测杆依次套上测杆保护管、密封件、测杆减阻导向接头、测杆定位块，最后装上基座，连接并固定，再将排气管、灌浆管和测杆组件集成一束，捆扎，采用分段置入、孔口连接的方式置入钻孔中；

2）灌浆管与排气管设置：钻孔方向向上、斜向上的钻孔，不安装灌浆管或灌浆管深入孔口4.5~5.5m或至孔深的一半，排气管则深入孔底；对于水平孔、斜向下及正垂向下孔，灌浆管深入孔底，排气管不安装或仅深入基座90－110mm；

3）封孔灌浆：将基座用速凝水泥砂浆固定并封孔，封孔凝固硬化12小时后，往灌浆管中浇注混凝土砂浆，浇注混凝土砂浆时要保护测杆保护管口及测杆端口；

4）安装位移传感器：将位移传感器逐一通过PVC定位芯座上的对应定位孔，与测杆端接头通过loxeal螺纹胶旋紧固定，胶凝固后，用频率读数仪监测下调节传感器零点，并锁定好位置；

C、数据自动采集：多点位移计安装后，将每根位移传感器的数据线引至一个安放的DT80数据采集器中，采用半桥连接，每天采样一次，将多点位移计的频率数据自动采集接收并存入U盘存储器中，用于后期的数据处理和分析工作，得到围岩体内部位移的分布和变化规律。