一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法技术

一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，属于矿业和岩土工程安全检测与监控技术领域。其特征在于：包括管波监测系统，管波监测系统包括置于应力释放孔（3）中的管波监测装置（5），应力释放孔（3）开设在围岩（1）中，在应力释放孔（3）中注有耦合剂（4）；管波监测装置（5）包括接收换能器（7）和发射换能器（11）以及同时与接收换能器（7）和发射换能器（11）相连的管波探测仪。在本地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法中，利用了应力释放孔，实现了动力灾害解危和监测相结合，无需对围岩进行二次开孔，具有操作与后期分析简单、自动化程度高、准确性较高的优点。

A Tube Wave Monitoring Method for Local Risk Removal Effect of Dynamic Disasters in Underground Engineering

The utility model relates to a tube wave monitoring method for local hazard relief effect of dynamic disasters in underground engineering, which belongs to the technical field of safety detection and monitoring in mining and geotechnical engineering. The characteristics of the system are as follows: a tube wave monitoring system includes a tube wave monitoring device (5) placed in a stress release hole (3), a stress release hole (3) in a surrounding rock (1), a coupling agent (4) injected into the stress release hole (3), a tube wave monitoring device (5) including a receiving transducer (7) and a transmitting transducer (11), and a simultaneous transducer (7). ) A tube wave detector connected with a transmitting transducer (11). In the tube wave monitoring method of local hazard relief effect of underground engineering dynamic disasters, stress release holes are used to realize the combination of hazard relief and monitoring of dynamic disasters. There is no need for secondary opening of surrounding rock. It has the advantages of simple operation and later analysis, high automation and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法
一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，属于矿业和岩土工程安全检测与监控

技术介绍
地下工程围岩存在片帮、顶板冒落、突水及岩爆动力灾害等危险，不仅造成支护失效，影响工程进度，甚至产生地震，对工作人员和设备构成了直接威胁。随着地下空间开发和开采深度的不断增加，地应力越来越高，岩爆等动力灾害的频度和强度均明显增加，工程灾害日益严重，安全问题亟待解决，已是深部工程安全施工和工程防灾减灾急待解决的关键难题，成为我国未来深部地下工程的一大技术瓶颈问题，因此，需深入开展地下工程围岩尤其岩爆围岩的局部解危及综合监测预警技术研究。施工应力释放孔和注水是常用的局部解危技术，目前国内缺乏针对局部解危实施效果的监测和深入研究。目前针对地下工程围岩尤其岩爆围岩孕育演化前兆的监测预警技术主要集中在微震（声发射）监测上，但该方法在工程现场属于有损监测，在实现监测的同时也会对围岩造成破坏，同时监测过程以及分析原理也较为复杂，所以灾害仍时有发生。因此提出一种结合局部解危技术开展综合监测预警研究的方法，成为本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用应力释放孔实现了动力灾害解危和监测相结合，无需对围岩进行二次开孔，具有操作与后期分析简单、自动化程度高、准确性较高等优点的地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，其特征在于：采用的管波监测系统包括置于应力释放孔中的管波监测装置，应力释放孔开设在围岩中，在应力释放孔中注有耦合剂；管波监测装置包括接收换能器和发射换能器以及同时与接收换能器和发射换能器相连的管波探测仪，管波探测仪位于应力释放孔外部；包括如下步骤：步骤a，在围岩进行钻孔作业形成若干应力释放孔，并对应力释放孔进行清孔；步骤b，将管波监测装置放入应力释放孔内，并使管波监测装置中的接收换能器延伸到预定的监测位置；步骤c，向应力释放孔内注满耦合剂，并对应力释放孔的开口处进行封堵；步骤d，将接收换能器和发射换能器与管波探测仪连接，开启管波探测仪，针对当前应力释放孔进行实时持续监测或进行移动监测，并记录数据与分析；步骤e，确定应力释放孔的解危效果及解危区域；步骤f，根据解危效果和解危区域判断是否达到预期的解危强度，如果达到预定的解危强度，执行步骤g，如果未达到预定的解危强度，则进一步对围岩进行动力灾害局部解危；步骤g，取出管波监测装置，并放入其他应力释放孔中进行解危监测，对整个围岩的解危情况进行监测。优选的，所述的管波监测装置还包括管体，所述的接收换能器和发射换能器间隔固定于管体内。优选的，在管体上开设有导流孔，导流孔穿透管体的管壁使所述耦合剂进入接收换能器和发射换能器之间。优选的，所述的接收换能器固定在管体一端的端口处。优选的，所述管体开口端位于应力释放孔外部，且位于应力释放孔外的长度大于15cm。优选的，管体为一体式或多段连接式，并在管体的外壁上设置有刻度。优选的，所述应力释放孔的直径大于50mm，孔深大于1m。优选的，所述的管波监测系统还包括用于对应力释放孔开口处进行封堵的封堵件。优选的，所述的耦合剂为水。优选的，所述接收换能器和发射换能器在管体内的间隔距离为0.6m。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1、在本地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法中，利用应力释放孔实现了动力灾害解危和监测相结合，无需对围岩进行二次开孔，具有操作与后期分析简单、自动化程度高、准确性较高的优点。2、本专利技术操作与后期分析简单：利用动力灾害局部解危技术的应力释放孔作为管波监测孔，利用注水解危技术的清水作为管波监测的耦合剂，监测孔周围1米范围内的围岩管波变化情况，监测孔可任意调整，整个监测过程不影响工程的正常进行；管波后期分析简单，根据管波的变化规律与特征确定解危效果，根据监测结果采取进一步的措施，以实现真正的地下工程围岩动力灾害局部解危。3、本专利技术自动化程度高：利用应力释放孔和注水解危，无需另外开挖围岩，实现了对围岩的无损监测，由管波探测仪实时采集和显示监测波形及分析，自动化程度进一步增强，节省了人力、物力。4、本专利技术对围岩无损伤：利用应力释放孔和注水解危作为管波监测孔和耦合剂，节约了施工和材料成本。5、本专利技术准确性较高：监测的管波容易识别，可根据管波能量变化及界面反射情况，可判断围岩内部的状态，明确围岩完整性，准确性较高，监测过程相对简单。6、本专利技术应用范围广：地下工程动力灾害局部解危效应管波监测可应用于围岩的顶板冒落、岩爆动力灾害、突水等预测预报上，并且适用于围岩任何区域，应用范围更广。7、本专利技术方法实现了解危与监测的结合：该方法利用动力灾害局部解危技术的应力释放孔作为管波监测孔，利用注水解危技术的清水作为管波监测的耦合剂，根据注水情况可间接反映围岩内部解危效果，利用管波法对围岩进行监测可明确围岩内部的解危区域并反馈解危效果，根据解危效果采取进一步的措施以保证安全。8、管体可任意连接，管长不够可通过连接使得管体达到所需长度，同时管体取放方便，可随时进行其他应力释放孔的监测，方便快捷，可实现围岩的大范围监测，掌握整个围岩的情况。附图说明图1为地下工程动力灾害局部解危效应管波监测系统结构示意图。图2为地下工程动力灾害局部解危效应管波监测系统管波监测装置安装示意图。图3为地下工程动力灾害局部解危效应管波监测系统管波监测装置结构示意图。图4为地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法流程图。其中：1、围岩2、巷道3、应力释放孔4、耦合剂5、管波监测装置6、封堵件7、接收换能器8、管体9、导流孔10、输出线11、发射换能器12、输入线。具体实施方式图1~4是本专利技术的最佳实施例，下面结合附图1~4对本专利技术做进一步说明。一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，包括地下工程动力灾害局部解危效应管波监测系统，如图1所示，巷道2开设在围岩1中，在巷道2的岩壁上开设有若干应力释放孔3，在应力释放孔3中设置有管波监测装置5（图1中未画出）。如图2所示，管波监测装置5放入应力释放孔3内之后，在应力释放孔3内部充满有耦合剂4，耦合剂4可通过水实现。在应力释放孔3的开口处设置有封堵件6，防止耦合剂4自应力释放孔3中流出，并同时通过封堵件6对管波监测装置5在应力释放孔3中的位置进行固定。管波监测装置5在应力释放孔3放置之后，其端部自应力释放孔3的端口处引出。如图3所示，管波监测装置5包括管体8，管体8可为一体式，也可由多段螺纹连接实现，管体8优选采用塑料管。在管体8一端的端口处固定有接收换能器7，管体8固定有接收换能器7的一端首先放入应力释放孔3中。在管体8中还放置有发射换能器11，发射换能器与接收换能器7间隔设置，其间距为0.6m。在应力释放孔3的外部设置有管波探测仪，管波探测仪与接收换能器7之间由输出线10连接，管波探测仪与发射换能器11之间由输入线12连接。输入线12和输出线10分别自应力释放孔3的开口输出，并与外部的管波探测仪相连。在管体8的外壁上设置有刻度，方便对管体8深入应力释放孔3的深度进行掌握。在管体8的管壁上开设有导流孔9，导流孔9可采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，其特征在于：采用的管波监测系统包括置于应力释放孔（3）中的管波监测装置（5），应力释放孔（3）开设在围岩（1）中，在应力释放孔（3）中注有耦合剂（4）；管波监测装置（5）包括接收换能器（7）和发射换能器（11）以及同时与接收换能器（7）和发射换能器（11）相连的管波探测仪，管波探测仪位于应力释放孔（3）外部；包括如下步骤：步骤a，在围岩（1）进行钻孔作业形成若干应力释放孔（3），并对应力释放孔（3）进行清孔；步骤b，将管波监测装置（5）放入应力释放孔（3）内，并使管波监测装置（5）中的接收换能器（7）延伸到预定的监测位置；步骤c，向应力释放孔（3）内注满耦合剂（4），并对应力释放孔（3）的开口处进行封堵；步骤d，将接收换能器（7）和发射换能器（11）与管波探测仪连接，开启管波探测仪，针对当前应力释放孔（3）进行实时持续监测或进行移动监测，并记录数据与分析；步骤e，确定应力释放孔（3）的解危效果及解危区域；步骤f，根据解危效果和解危区域判断是否达到预期的解危强度，如果达到预定的解危强度，执行步骤g，如果未达到预定的解危强度，则进一步对围岩（1）进行动力灾害局部解危；步骤g，取出管波监测装置（5），并放入其他应力释放孔（3）中进行解危监测，对整个围岩（1）的解危情况进行监测。...

【技术特征摘要】
1.一种地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，其特征在于：采用的管波监测系统包括置于应力释放孔（3）中的管波监测装置（5），应力释放孔（3）开设在围岩（1）中，在应力释放孔（3）中注有耦合剂（4）；管波监测装置（5）包括接收换能器（7）和发射换能器（11）以及同时与接收换能器（7）和发射换能器（11）相连的管波探测仪，管波探测仪位于应力释放孔（3）外部；包括如下步骤：步骤a，在围岩（1）进行钻孔作业形成若干应力释放孔（3），并对应力释放孔（3）进行清孔；步骤b，将管波监测装置（5）放入应力释放孔（3）内，并使管波监测装置（5）中的接收换能器（7）延伸到预定的监测位置；步骤c，向应力释放孔（3）内注满耦合剂（4），并对应力释放孔（3）的开口处进行封堵；步骤d，将接收换能器（7）和发射换能器（11）与管波探测仪连接，开启管波探测仪，针对当前应力释放孔（3）进行实时持续监测或进行移动监测，并记录数据与分析；步骤e，确定应力释放孔（3）的解危效果及解危区域；步骤f，根据解危效果和解危区域判断是否达到预期的解危强度，如果达到预定的解危强度，执行步骤g，如果未达到预定的解危强度，则进一步对围岩（1）进行动力灾害局部解危；步骤g，取出管波监测装置（5），并放入其他应力释放孔（3）中进行解危监测，对整个围岩（1）的解危情况进行监测。2.根据权利要求1所述的地下工程动力灾害局部解危效应的管波监测方法，其特征在于：所述的管波监测装置（5）还包括管体（8），所述的接收换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓君，李晓程，宋林波，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37