一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法技术

本发明专利技术公开一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，包括如下步骤：1）选择示踪剂微粉；2）将示踪剂与氢气、空气混合，配制示踪剂混合气体；3）将示踪剂混合气体沿监测岩体裂隙压入岩层，检测示踪剂混合气体的进行路径。本发明专利技术还公开了采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的装置，本发明专利技术的方法可快速、准确确认岩石受力及其裂隙，及早发现高应力破碎岩层，避免安全事故发生。本发明专利技术的装置可将示踪剂混合气体存储随时使用，示踪剂混合气体存储容量大，安全性高，快速实现确认岩石受力及其裂隙。

A monitoring method of rock burst stress using radioactive tracer

The invention discloses a method for monitoring the impact ground pressure stress by using radioactive tracer, which includes the following steps: 1) selecting tracer powder; 2) mixing tracer with hydrogen and air to prepare tracer mixture gas; 3) pressing tracer mixture gas into rock along the monitoring rock fracture to detect the path of tracer mixture gas. The invention also discloses a device for monitoring rock burst stress by using radioactive tracer. The method of the invention can quickly and accurately confirm rock stress and cracks, find high stress fractured rock strata as early as possible, and avoid safety accidents. The device of the invention can store and use tracer mixed gas at any time. The tracer mixed gas has large storage capacity and high safety, and can quickly realize the confirmation of rock stress and cracks.

【技术实现步骤摘要】
一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法
本专利技术属于石化与能源工程
，具体涉及一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的方法。
技术介绍
岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生在围岩级别为I类围岩中。在山体附近有河流或地下水位较高时，地下水会侵入山体下方，此时，地下水受到了山体重量的压力，产生高压。若山体有裂隙，则地下高压水会沿山体裂隙上行。这就是民间说的“山有多高,水有多高”。高压水进入山体裂隙后，裂隙中的空气受到压力会四处寻找出路，若在山体表面找到出口，则此处有可能演变为一个泉眼。若不能找到出口，则在山体中形成高压气团。在隧道工程施工中，若掘进至高压气团附近时，则有可能引发岩爆。为此，需在施工前确认岩石受力及裂隙，提高施工安全性。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的方法，快速、准确确认岩石受力及其裂隙，及早发现高应力破碎岩层，避免安全事故发生。本专利技术为实现上述第一个目的所采取的技术方案为：一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，包括如下步骤：1)选择示踪剂微粉；2)将示踪剂与氢气、空气混合，配制示踪剂混合气体；3)将示踪剂混合气体沿监测岩体裂隙压入岩层，检测示踪剂混合气体的进行路径。本专利技术采用放射性物质微粉将其与空气混合后利用空气将放射性物质带入岩石裂隙中，再通过检测设备检测放射性物质，具体检测方法包括但不限于采用例如专利申请号：201410416152.X的方法和设备，本专利技术通过将放射性物质微粉和氢气、空气按比例混合降低示踪剂混合气体的整体质量，保证混合气体可充分进入岩石各裂隙中，并且按比列将空气与氢气混合后可获得输出能量接近的波并混合输出实现减弱空气中甲烷的光分解反应，降低甲烷在空气中爆炸的极限，实现在保证安全性的情况下，快速、准确确认岩石受力及其裂隙。优选的，示踪剂微粉为不溶于水的放射性物质，例如铀，当然不仅限于此物质，利用放射性物质的特性和专用检测设备来发现高应力破碎岩层。优选的，示踪剂与空气、氢气的混合比例为10-30:90：1，将氢气与空气设置在上述比例时首先可降低混合气体的整体质量，其次按上述比列将空气与氢气混合后可获得同为绿光的输出能量、波长接近的波并混合输出实现减弱空气中甲烷的光分解反应，降低甲烷在空气中爆炸的极限，再根据检测的岩石大小按所需比例选择放射性物质微粉量与氢气、空气混合，实现在保证安全性的情况下，快速、准确确认岩石受力及其裂隙。优选的，示踪剂混合气体沿监测岩体裂隙压入岩层的压力为30MPa-45MPa，实现混合气体重复进入岩石各裂隙间，及早发现高应力破碎岩层，避免安全事故发生。本专利技术的第二目的在于提供一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的装置，可将示踪剂混合气体存储随时使用，示踪剂混合气体存储容量大，安全性高，快速实现确认岩石受力及其裂隙。本专利技术为实现上述第二个目的所采取的技术方案为：一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的装置，包括原料瓶，原料瓶一端连接充气泵，另一端连接压缩缸筒，压缩缸筒出气口与岩体配合设置，原料瓶侧方还连接有气体注入器，气体注入器与原料瓶连接管上设有流量计和阀门。本专利技术采用压缩缸筒对混合气体进行暂时存放，根据实际压入量需求来输出混合气体，提高混合气体的利用率，同时对混合气体暂时的存放可实现随时随地输出混合气体，同时在原料瓶侧方设置气体注入器对原料瓶内注入氢气，按比列将空气与氢气混合后可获得输出能量接近的波并混合输出实现减弱空气中甲烷的光分解反应，降低甲烷在空气中爆炸的极限，实现在保证安全性的情况下，快速、准确确认岩石受力及其裂隙。优选的，气体注入器包括中空瓶体，瓶体侧上方分别设有第一进料管、第二进料管和第三进料管，瓶体底部设有排水管，瓶体上部贯通连接有与原料瓶连接的气管，瓶体内设有截面为梯形的网状隔板，隔板与瓶体内壁配合连接。第一进料管用于放入镁颗粒，第二进料管用于放入反应用水，排水管用于排出反应产生的水，第三进料管用于放入铝粉促进氢气产生，通过将镁颗粒和反应用水进行反应获得氢气(反应式Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2)，使获得的氢气通过气管进入原料瓶内与原料瓶内的放射性物质微粉及进入原料瓶的空气进行混合，氢气的进入量有流量计记录，并通过阀门控制氢气输入量，为短时间获得充足的氢气满足其与放射性物质微粉和空气的快速混合，通过第三进料管放入铝粉来促进镁颗粒和水的反应快速获得氢气((2AlH3+3H2O→Al2O3+6H2)，缩短踪剂混合气体的混合处理时间，进一步的在瓶体内设置多层截面为梯形的网状隔板可对进行入瓶体内的介质进行分散处理避免其堆积降低反应速度，而且多层设置还可对产生的氢气起到减缓其上升的作用以防铝粉的加入氢气产生速度过快，影响其与空气、放射性物质微粉的混合速度和效果。优选的，压缩缸筒进出口均设有阀门，压缩缸筒内上部设有用于收集示踪剂混合气体的气袋，气袋下方设有与压缩缸筒配合连接的活塞，压缩缸筒下端与储油箱连接，且连接处设有压力表，储油箱连接有容积泵。在需要进行示踪剂混合气体注入时，开启压缩缸筒进出口端的阀门，同时关闭原料瓶出口端阀门、开启电磁阀，启动容积泵，将储油箱的液压油泵送至压缩缸筒内作用于活塞使其向上移动，从而实现将示踪剂混合气体压泵入到岩体内，当压缩缸筒内的活塞上行至压缩缸筒的顶端时，由于刚性挤压，泵压快速上升至点接点压力表的限定压力，容积泵停止工作，实现将示踪剂混合气体注入岩体内。优选的，气袋为椎筒状，底部为半球形，气袋侧面环绕设置外凸弧面状的膜槽。随着混合气体的不断加入气袋被充满后端部向下挤压活塞使其向下滑移，在需要使用混合气体时通过活塞向上的移动，使混合气体排出压缩缸筒，示踪剂混合气在压入气袋内后若出现过量情况，混合气体进一步的进入膜槽内扩大混合气体的存量，扩大其容积，避免内压过大，在混合气体存放过程中可能会出现放射性物质微粉或空气沉降，在混合气体从压缩缸筒排出的瞬间由于其压力得到释放导致膜槽反弹，膜槽内气体向气袋中心快速流动扰动气袋内空气使气袋内暂存的放射状物质微粉、空气、氢气再次混合且更均匀的分布，实现示踪剂混合气体存储容量大，安全性高，快速确认岩石受力及其裂隙。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将放射性物质微粉和氢气、空气按比例混合降低示踪剂混合气体的整体质量，保证混合气体可充分进入岩石各裂隙中，并且按比列将空气与氢气混合后可获得输出能量接近的波并混合输出实现减弱空气中甲烷的光分解反应，降低甲烷在空气中爆炸的极限，实现在保证安全性的情况下，快速、准确确认岩石受力及其裂隙。本专利技术采用了上述技术方案提供的一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的方法，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。附图说明图1为本专利技术一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的方法的流程示意图。图2为本专利技术一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的装置示意图；图3为本专利技术的气体注入器示意图；图4为本专利技术的气袋结构示意图。附图标记说明：1.气体注入器；101.第一进料管；102.第二进料管；103.排水管；104.气管；105.第三进料管；106.隔板；107.流量计；2.原料瓶；3.连接管；4.电磁阀；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，包括如下步骤：1）选择示踪剂微粉；2）将示踪剂与氢气、空气混合，配制示踪剂混合气体；3）将示踪剂混合气体沿监测岩体裂隙压入岩层，检测示踪剂混合气体的进行路径。

【技术特征摘要】
1.一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，包括如下步骤：1）选择示踪剂微粉；2）将示踪剂与氢气、空气混合，配制示踪剂混合气体；3）将示踪剂混合气体沿监测岩体裂隙压入岩层，检测示踪剂混合气体的进行路径。2.根据权利要求1所述的一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，其特征在于：所述示踪剂微粉为不溶于水的放射性物质。3.根据权利要求1所述的一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，其特征在于：所述示踪剂与空气、氢气的混合比例为10-30:90：1。4.根据权利要求1所述的一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测方法，其特征在于：所述示踪剂混合气体沿监测岩体裂隙压入岩层的压力为30MPa-45MPa。5.一种采用放射性示踪剂的冲击地压应力监测的装置，包括原料瓶（2），所述原料瓶（2）一端连接充气泵（9），另一端连接压缩缸筒（11），所述压缩缸筒（11）出气口与岩体（5）配合设置，其特征在于：所述原料瓶（2）侧方还连接有气体注入器（1），所述气体注入器（1）与原料瓶（2）连接管上设有流量计（107）和阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，叶继红，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33