CN109667623A - 一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，由采集岩石压缩渗透试验系统和井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统组成，其中的采集岩石压缩渗透试验系统包括垂向加载机构、横向加载机构、渗流注水机构、声发射探头、声发射接收仪器、红外探测仪和电脑；所述的井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统包括移动小车、移动红外探测仪、无线声发射、物联网无线传输系统和巷道预警平台。本发明结构简单，易于实现，可以方便快捷的进行井下巷道及隧道突水探测，及时进行预警并进行后续处理措施。

Description

一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统
技术领域
本发明涉及一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，适用于预警突水监测系统的领域。
背景技术
煤矿开采过程中，巷道或工作面经常受到突水的威胁，如果无法进行安全准确的煤矿或隧道突水预测，在发生水害的时候通常会造成大量的财产和生命损失。另一方面，国家经济发展到了新的阶段，对煤矿安全开采提出更高要求。
近些年来也出现了相关技术，如专利号为200910119379.7的中国发明，公开了一种矿井突水灾害监测预警系统，其由原位测量子系统、数据采集子系统、数据及警情发布子系统组成；原位测量子系统包括水温、水压、应力、应变和位移传感器，通过通讯系统连接至数据采集及传输系统，数据传输子系统和数据及警情发布子系统通过计算机网络进行连接。专利号为2012102066492.0的中国发明公开了一种基于FLAC的流体-固体相互作用分析技术原理及地下动力学理论等，建立地下工程作业区特定围岩孔隙水渗流数值模型；并基于VKT商业软件，建立地下工程突水突泥远程数字三维可视化安全预警平台；采集孔隙水压数据，将实时监测数据传输并加载到远程计算机特定围岩孔隙水渗流数值模型：围岩孔隙水渗流数值模型将得到的实际数据进行分析，由地下工程施工突水突泥后，对围岩孔隙水压力进行分级预警。此类发明存在问题在于，现场采集数据限于采集条件和传感器安装不便等因素，不易获得完善数据，且测量的效果及精度远不如实验室测试准确。这样获得突水灾害监测预警系统的准确性可能受到影响。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，该系统能够把实验室检测结果和现场测试结合起来，并通过现场试验或测试来进行标定，能发挥实验室检测和现场测试两方面的优势，提高突水检测系统的准确性。此系统还结构简单，易于实现，可以方便快捷的进行井下巷道及隧道突水探测，及时进行预警并进行后续处理措施。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：由采集岩石压缩渗透试验系统和井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统组成，所述的采集岩石压缩渗透试验系统包括垂向加载机构、横向加载机构、渗流注水机构、声发射探头、声发射接收仪器、红外探测仪和电脑；岩样放置在测试区域，垂向加载机构和横向加载机构分别固定在测试区域的纵向和横向的一侧或两侧；渗流注水机构固定在测试区域垂直上方；声发射探头安装在测试区域侧部，并依次与声发射接收仪器、红外探测仪和电脑相连；所述的井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统包括移动小车、移动红外探测仪、无线声发射、物联网无线传输系统和巷道预警平台，移动小车布置在井下巷道及隧道中，其上安装有移动红外探测仪和无线声发射，移动红外探测仪与采集岩石压缩渗透试验系统的红外探测仪相配合，进行数据的交换和监测，无线声发射通过物联网无线传输系统与巷道预警平台连接。
相比现有技术，本发明的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，由采集岩石压缩渗透试验系统和井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统组成。采集岩石压缩渗透试验系统可以提供实对采集岩样的精确全面检测，获得其实验室参数，并通过软件进行分析从而获得全应力状态的数据，进一步提出突水的危险判据。井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统可以通过移动小车实时获得相关参数，从而判别巷道的危险程度等级。并对判别数据进行修正标定，形成专家系统，以对于下次巷道突水危险性判别获得准确结果。此系统结构简单，易于实现，可以方便快捷的进行井下巷道及隧道突水探测，及时进行预警并进行后续处理措施。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例中采集岩石压缩渗透试验系统的结构示意图。
图2是本发明一个实施例中井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统的结构示意图。
图中，1、垂向加载机构，2、横向加载机构，3、声发射探头，4、声发射接收仪器，5、红外探测仪，6、可调压水泵，7、流量计，8、压力变送器，9、岩样，10、密封装置，11、托盘，12、导流管，13、电脑、14、移动红外探测仪，15、无线声发射，16、移动小车，17、物联网无线传输系统，18、巷道预警平台。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1和图2示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，由采集岩石压缩渗透试验系统和井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统组成。
如图1所示，所述的采集岩石压缩渗透试验系统包括垂向加载机构1、横向加载机构2、渗流注水机构、声发射探头3、声发射接收仪器4、红外探测仪5和电脑13；岩样9放置在测试区域，垂向加载机构1和横向加载机构2分别固定在测试区域的纵向和横向的一侧或两侧；通过开关闭三个方向上的加载机构，可以实现单轴、双轴和三轴的试验条件。渗流注水机构固定在测试区域垂直上方；声发射探头3安装在测试区域侧部，并依次与声发射接收仪器4、红外探测仪5和电脑13相连。其中，所述的渗流注水机构包括可调压水泵6、流量计7、压力变送器8、密封装置10、托盘11和导流管12，可调压水泵6的出水口位于岩样9上方，可调压水泵6与出水口之间的管路上安装有流量计7，流量计7可以实时观测到流量的变化；可调压水泵6的另一管路上接有压力变送器8，并接入电脑13，将数据实时反应到电脑13上；可调压水泵6、流量计7和压力变送器8相配合使用。密封装置10布置在测试区域四周，密封装置10目的是为了防止水的泄露；托盘11位于测试区域下方，托盘11底部还设有导流管12，托盘11和导流管12分别用于集水和排水。
如图2所示，所述的井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统包括移动小车16、移动红外探测仪14、无线声发射15、物联网无线传输系统17和巷道预警平台18，移动小车16布置在井下巷道及隧道中，可以在隧道中来回的移动。其上安装有移动红外探测仪14和无线声发射15，移动红外探测仪14与采集岩石压缩渗透试验系统的红外探测仪14相配合，进行数据的交换和监测，无线声发射15通过物联网无线传输系统17与巷道预警平台18连接。其中，所述的移动小车16可以选择无轨胶轮车或其他常规矿用车辆。
在本实施例中，所述的岩样9可以是放置在底座上，底座上具有两个横向侧板，横向侧板之间的区域形成测试区域。所述的横向加载机构2分为两组，通过支架对称安装在底座两横向侧板的外侧。所述的垂向加载机构1为一组，通过螺栓连接在置于岩样9之上的测试体盖板上方；或者，所述的垂向加载机构1有两组，通过支架固定安装在底座的上下两侧。所述的声发射探头3通过快速接头安装在底座横向侧板的右侧。
本发明利用采集岩石压缩渗透试验系统进行数据采集和遗传算法训练，建立声发射系统与轴压压缩和损伤破坏之间的关系。由单轴-双轴-三轴，建立关系。建立红外检测与损伤变形之间的关系。建立红外、声发射及岩石变形的关系。
具体如下：
第一步，通过现场取得所需岩样9，装入采集岩石压缩渗透试验系统，首先采用单轴分级加载，在加载过程中进行渗透测试，渗透压差也分为多级，获得单轴加载下的岩石损伤破裂及渗透行为分析，获得相关试验数据。
进行双轴加载测试，在加载过程中进行渗透测试，渗透压差也分为多级，获得双轴加载下的岩石损伤破裂及渗透行为分析，获得相关试验数据。
进行三轴加载测试，在加载过程中进行渗透测试，渗透压差也分为多级，获得三轴加载下的岩石损伤破裂及渗透行为分析，获得相关试验数据。
第二步，建立声发射与轴向压缩下渗流的关系，由单轴-双轴-三轴，孔隙压力由小到大依次测试。其次，建立损伤、渗流的关系。再次，建立红外、损伤、渗流的关系。
第三步，建立红外及声发射及单轴双轴三轴的关系，利用VB等相关计算机语言，编制巷道突水危险性判别软件。
第四步，利用井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统，在移动小车16向前移动的过程中，移动红外探测仪14及无线声发射15进行巷道探测，获得相关的测试数据，通过物联网无线传输系统17，传到巷道预警平台18，进过软件分析，判断巷道的危险等级，从而判别巷道是否会突水。进而根据危险等级采取相应的后续处理措施。并对判别数据进行修正标定，形成专家系统，以对于下次巷道突水危险性判别获得准确结果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：由采集岩石压缩渗透试验系统和井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统组成；
所述的采集岩石压缩渗透试验系统包括垂向加载机构(1)、横向加载机构(2)、渗流注水机构、声发射探头(3)、声发射接收仪器(4)、红外探测仪(5)和电脑(13)；岩样(9)放置在测试区域，垂向加载机构(1)和横向加载机构(2)分别固定在测试区域的纵向和横向的一侧或两侧；渗流注水机构固定在测试区域垂直上方；声发射探头(3)安装在测试区域侧部，并依次与声发射接收仪器(4)、红外探测仪(5)和电脑(13)相连；
所述的井下巷道及隧道突水预警平台突水移动监测系统包括移动小车(16)、移动红外探测仪(14)、无线声发射(15)、物联网无线传输系统(17)和巷道预警平台(18)，移动小车(16)布置在井下巷道及隧道中，其上安装有移动红外探测仪(14)和无线声发射(15)，移动红外探测仪(14)与采集岩石压缩渗透试验系统的红外探测仪(14)相配合，进行数据的交换和监测，无线声发射(15)通过物联网无线传输系统(17)与巷道预警平台(18)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的渗流注水机构包括可调压水泵(6)、流量计(7)和压力变送器(8)，可调压水泵(6)的出水口位于岩样(9)上方，可调压水泵(6)与出水口之间的管路上安装有流量计(7)；可调压水泵(6)的另一管路上接有压力变送器(8)，并接入电脑(13)。
3.根据权利要求1所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的渗流注水机构还包括密封装置(10)、托盘(11)和导流管(12)，密封装置(10)布置在测试区域四周，托盘(11)位于测试区域下方，托盘(11)底部还设有导流管(12)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的移动小车(16)为无轨胶轮车。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的岩样(9)放置在底座上，底座上具有两个横向侧板，横向侧板之间的区域形成测试区域。
6.根据权利要求5所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的横向加载机构(2)分为两组，通过支架对称安装在底座两横向侧板的外侧。
7.根据权利要求5所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的垂向加载机构(1)为一组，通过螺栓连接在置于岩样(9)之上的测试体盖板上方；或者，所述的垂向加载机构(1)有两组，通过支架固定安装在底座的上下两侧。
8.根据权利要求5所述的一种用于井下巷道及隧道检测的在线检测系统，其特征是：所述的声发射探头(3)通过快速接头安装在底座横向侧板的右侧。
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