基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法技术

本发明专利技术公开了基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，包括以下步骤：在岩体平行于巷道施工长钻孔，在长钻孔内部布置分布式光纤；在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔；使用光纤解调仪采集卸压钻孔所引起的围岩协调变形数据，确定钻孔影响范围。可现场精准的测试钻孔的影响范围，弥补了无法现场量化钻孔间距的空白。达到同样解危效果的同时，提高了工作效率，节约了人力成本，维护了电缆隧道的稳定性，保障了电缆电力的安全输送。

Measuring Method of Cable Tunnel Hole Impact Range Based on BOTDR Optical Fiber Sensing Technology

The invention discloses a method for measuring the influence range of cable tunnel boreholes based on BOTDR optical fiber sensing technology, which includes the following steps: construction of long boreholes parallel to roadway in rock mass, arrangement of distributed optical fibers inside long boreholes; construction of pressure relief boreholes with different diameters under long boreholes arranged with distributed optical fibers; and demodulation by optical fibers. The instrument collects coordinated deformation data of surrounding rock caused by pressure relief drilling and determines the influence range of drilling. It can accurately test the influence range of drilling holes on site, and make up for the blank that can not quantify the distance between drilling holes on site. At the same time, it improves work efficiency, saves manpower cost, maintains the stability of cable tunnel and ensures the safe transmission of cable power.

【技术实现步骤摘要】
基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法
本专利技术涉及岩土工程监测
，尤其是一种在电缆隧道中基于BOTDR光纤传感技术进行测试钻孔影响范围的方法。
技术介绍
电缆隧道是实现电缆安全传输电力的重要通道，在电缆巷道掘进过程中，会遇到岩爆等动力灾害，影响巷道的稳定性和进度，必须采取有效的电缆巷道卸压手段。钻孔卸压作为最为有效的卸压解危措施之一，该技术工艺简单、成本较低等特点更加受到青睐。然而，钻孔施工的致密程度将决定电缆巷道掘进的进度，需要科学性的进行钻孔参数优化，提高工作效率，降低人工成本。因此，针对电缆隧道中钻孔影响范围进行测试并及时优化显得意义重大，寻求一种新型有效的钻孔影响范围监测技术更是迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，根据钻孔引起的围岩变化，通过光纤与围岩的协调变形感知围岩应变，在光纤解调仪中根据应变对应的水平距离，获得钻孔的影响范围，从而确定合理的钻孔间距。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，包括以下步骤：在岩体平行于巷道施工长钻孔，在长钻孔内部布置分布式光纤；在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔；使用光纤解调仪采集卸压钻孔所引起的围岩协调变形数据，确定钻孔影响范围。进一步地，所述在岩体平行于巷道施工长钻孔，具体包括：选择巷道附近的硐室，在硐室的一侧平行于巷道垂直开孔。进一步地，长钻孔在硐室中开孔高度不得低于1.0m，长钻孔与巷帮的距离不得小于4.0m。进一步地，所述在长钻孔内部布置分布式光纤，具体包括：通过绑定PVC管将分布式光纤送到长钻孔的底部，使用封孔材料对孔口进行封孔，完成封孔后，采用注浆泵往长钻孔内部灌注注浆材料，将PVC管、分布式光纤和长钻孔围岩用充填材料胶结在一起。进一步地，所述PVC管每节长度不超过3.0m，相邻两节PVC管之间采用直接头连接；通过使用扎带将分布式光纤与PVC管进行绑定固定。进一步地，所述封孔材料为聚氨酯；所述注浆材料为一定比例的水泥和水，比例根据现场施工岩石材料弹性模量而定。进一步地，采用注浆泵往长钻孔内部灌注注浆材料的注浆截止时间为孔口返浆液为止；注浆结束后PVC管、分布式光纤和围岩胶结在一起的时间至少为3天。进一步地，所述在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔，卸压钻孔距离长钻孔的垂直距离为100mm～300mm。进一步地，所述在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔，卸压钻孔长度大于光纤与巷帮的水平距离。进一步地，所述光纤解调仪采用BOTDR解调仪进行围岩协调变形监测。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术的基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，与传统施工经验确定的数据相比，可现场精准的测试钻孔的影响范围，弥补了无法现场量化钻孔间距的空白。达到同样解危效果的同时，提高了工作效率，节约了人力成本，维护了电缆隧道的稳定性，保障了电缆电力的安全输送。附图说明图1是本专利技术实施例方法流程图；图2是在光纤孔下施工卸压钻孔示意图；图3是卸压钻孔感知围岩形变原理图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。如图1至图3所示，基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，包括以下步骤：S1、在岩体平行于巷道施工长钻孔，在长钻孔内部布置分布式光纤；S2、在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔；S3、使用光纤解调仪采集卸压钻孔所引起的围岩协调变形数据，确定钻孔影响范围。步骤S1中，在岩体平行于巷道施工长钻孔，具体包括：选择巷道附近的硐室，在硐室的一侧平行于巷道垂直开孔。长钻孔在硐室中开孔高度不得低于1.0m，长钻孔与巷帮的距离不得小于4.0m。步骤S1中，在长钻孔内部布置分布式光纤，具体包括：通过绑定PVC管将分布式光纤送到长钻孔的底部，使用封孔材料对孔口进行封孔，完成封孔后，采用注浆泵往长钻孔内部灌注注浆材料，将PVC管、分布式光纤和长钻孔围岩用充填材料胶结在一起。PVC管每节长度不超过3.0m，相邻两节PVC管之间采用直接头连接；通过使用扎带将分布式光纤与PVC管进行绑定固定。封孔材料为聚氨酯；注浆材料为一定比例的水泥和水，比例根据现场施工岩石材料弹性模量而定，一般为2：1～3：1。采用注浆泵往长钻孔内部灌注注浆材料的注浆截止时间为孔口返浆液为止；注浆结束后PVC管、分布式光纤和围岩胶结在一起的时间至少为3天。步骤S2中，在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔，卸压钻孔距离长钻孔的垂直距离为100mm～300mm。在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔，卸压钻孔长度大于光纤与巷帮的水平距离。光纤解调仪采用BOTDR解调仪进行围岩协调变形监测。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，其特征是，包括以下步骤：在岩体平行于巷道施工长钻孔，在长钻孔内部布置分布式光纤；在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔；使用光纤解调仪采集卸压钻孔所引起的围岩协调变形数据，确定钻孔影响范围。

【技术特征摘要】
1.基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，其特征是，包括以下步骤：在岩体平行于巷道施工长钻孔，在长钻孔内部布置分布式光纤；在布置分布式光纤的长钻孔正下方施工不同直径的卸压钻孔；使用光纤解调仪采集卸压钻孔所引起的围岩协调变形数据，确定钻孔影响范围。2.如权利要求1所述的基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，其特征是，所述在岩体平行于巷道施工长钻孔，具体包括：选择巷道附近的硐室，在硐室的一侧平行于巷道垂直开孔。3.如权利要求2所述的基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，其特征是，长钻孔在硐室中开孔高度不得低于1.0m，长钻孔与巷帮的距离不得小于4.0m。4.如权利要求1所述的基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，其特征是，所述在长钻孔内部布置分布式光纤，具体包括：通过绑定PVC管将分布式光纤送到长钻孔的底部，使用封孔材料对孔口进行封孔，完成封孔后，采用注浆泵往长钻孔内部灌注注浆材料，将PVC管、分布式光纤和长钻孔围岩用充填材料胶结在一起。5.如权利要求4所述的基于BOTDR光纤传感技术的电缆隧道测孔影响范围测量方法，其特征是，所述PVC管每节长度不...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘统玉，姜涛，葛少伟，朱峰，李德泉，胡宾鑫，魏玉宾，刘琦，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济南供电公司，国家电网公司，山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37