一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法技术

本发明专利技术公开了一种采动巷道围岩破坏范围精密探测方法，该方法在巷道掘进影响后采动影响前，获取巷道围岩四周钻孔岩芯，同时利用钻孔成像设备，初步观测巷道围岩宏观裂隙最深位置。取最深宏观裂隙以外岩芯，采用有限元思想将岩芯划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描。当取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯并观测宏观裂隙位置，取最深处宏观裂隙以外岩芯，划分成与第一次所测岩芯相等长度岩块，再次利用核磁共振设备将相同岩性相同深度岩块进行孔隙度扫描，并与采动前试件进行对比，寻找相同岩性相同深度孔隙度相同位置，以此确定重复采动巷道塑性区最大破坏深度。

A Precise Detection Method for Plastic Failure Range of Surrounding Rock of Mining Roadway

The invention discloses a precise detection method for the damage range of surrounding rock of mining roadway. The method obtains the borehole core around the surrounding rock of roadway before the influence of mining after the influence of roadway excavation. At the same time, the borehole imaging equipment is used to preliminarily observe the deepest position of macroscopic cracks in the surrounding rock of roadway. Cores outside the deepest macro-fissures are taken and divided into equal-length blocks by finite element method. All blocks are scanned by nuclear magnetic resonance equipment. When the coring position passes through mining, core is extracted again at the same sampling location and macro-fissure position is observed. Core outside the deepest macro-fissure is taken and divided into blocks of equal length as the first core measured. Then, rock blocks of the same lithology and depth are scanned by nuclear magnetic resonance equipment, and compared with the samples before mining to find the same lithology. The maximum failure depth of plastic zone in repeated mining roadway is determined by the same depth and the same location of porosity.

【技术实现步骤摘要】
一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法
本专利技术涉及采动巷道围岩控制领域，尤其涉及一种采动巷道围岩破坏范围精密探测方法。
技术介绍
巷道围岩变形破坏一直是制约矿井安全高效回采的重大问题，从力学机理方面分析，巷道围岩变心破坏是因围岩产生了不同范围和形式的破坏引起的，破坏的形态特征及破坏范围对于巷道围岩破坏类型和剧烈程度具有直接影响。因此，巷道围岩塑性破坏范围精密探测，对于巷道围岩控制和灾害防控具有重要理论意义和实用价值。岩石受力破坏过程是其内部微破裂萌生、扩展和断裂的过程，仅用传统力学手段来分析是远远不够的，于是，引入核磁共振扫描岩石孔隙度技术进行研究。孔隙度是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样体积的比值，经大量实验室研究发现，岩石在单轴压缩及三轴压缩状态下，岩石孔隙度和轴压比的拟合函数显示，随着轴压的增加，孔隙度呈指数增长。因此，巷道围岩在采动影响作用下，真实的岩石三轴压缩作用下，通过核磁共振实验手段测试孔隙度方法来判断巷道围岩破坏状态及破坏范围，具有真实可测的现实意义。
技术实现思路
为此，本专利技术提出一种采动巷道围岩破坏范围精密探测方法，实现对采动巷道围岩破坏情况更为精密的探测。本专利技术提供了一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法，包括：在巷道掘进影响后采动影响前，获取巷道围岩四周钻孔岩芯；利用钻孔成像设备，初步观测巷道围岩宏观裂隙位置；取最深处宏观裂隙以外岩芯，采用有限元思想将岩芯划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱；取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯并观测宏观裂隙位置；取最深处宏观裂隙以外岩芯，划分成与第一次所测岩芯相等长度岩块，再次利用核磁共振设备将相同岩性相同深度岩块进行孔隙度扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱，并与采动前试件进行对比，寻找相同岩性相同深度孔隙度相同位置，以此确定重复采动巷道塑性区最大破坏深度。进一步地，所述巷道钻孔的深度为4m-10m。进一步地，所述巷道钻孔的深度为顶板6m-10m，底板和帮4m-6m。进一步地，所述巷道钻孔的深度为顶板8m，底板和帮5m。进一步地，所述取芯采动前在断面顶、底设置的巷道钻孔的数目为2个以上，在断面两帮设置的巷道钻孔数目为1个以上。进一步地，所述取芯采动后在断面顶、底设置的巷道钻孔的数目为3个以上，在断面两帮设置的巷道钻孔数目为2个以上。本专利技术有益效果是：1、本专利技术利用了基于巷道围岩破坏精密探测方法，可以准确探测巷道围岩破坏位置深度，信息更加准确。2、本专利技术的方法充分考虑了采动影响下，巷道围岩三轴加载状态下，从而确定巷道围岩破坏范围，准确掌握巷道围岩破坏状态，对现场支护设计方案的确定具有十分重要的指导意义。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术实施例的一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法的原理图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。图1为一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法流程原理图，该方法在巷道掘进影响后采动影响前，获取巷道围岩四周钻孔岩芯，同时利用钻孔成像设备，初步观测巷道围岩宏观裂隙最深位置。取最深宏观裂隙以外岩芯，采用有限元思想将岩芯划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱。当取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯并观测宏观裂隙位置，取最深处宏观裂隙以外岩芯，划分成与第一次所测岩芯相等长度岩块，再次利用核磁共振设备将相同岩性相同深度岩块进行孔隙度扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱，并与采动前试件进行对比，寻找相同岩性相同深度孔隙度相同位置，以此确定重复采动巷道塑性区最大破坏深度。作为上述方法一种更好的选择，所述巷道钻孔的深度为4-10m。作为更好的选择，所述巷道钻孔的深度最好的为顶板6-10米，底板和帮最好的为4-6米。作为上述方法进一步的选择，所述巷道钻孔的深度最好的为顶板8米，底板和帮最好的为5米。该方法在巷道掘进影响后采动影响前，获取巷道围岩四周钻孔岩芯，包括如下的步骤：1)在巷道设置若干个巷道钻孔提取岩心，分别在断面顶、底及两帮至少设置2个巷道钻孔，岩样深度为4-10m，索取岩样直径要大于50mm；2)在所述的巷道钻孔内布置钻孔成像仪器；3)采集并记录所述钻孔成像仪器采集相应的钻孔内围岩裂隙分布情况，并根据裂隙确定巷道围岩破坏深度及破坏范围。取最深宏观裂隙以外岩芯，采用有限元思想将岩芯划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描孔隙度，做好每一岩块位置及孔隙度、T2谱数据记录。1)已取岩样通过实验室加工成岩石力学标准试件，直径为φ50mm，高度为100mm。将所截取试件按照所取深度并符合岩石力学标准的试件标记方法进行标记。2)将标记好的试件放入真空加压饱和装置，加压饱水24h，取出后在水中浸泡24h。3)将饱水试件擦去表面水，用保鲜膜将试件完全包裹，放入核磁共振仪器中，扫描试件孔隙度，并做好记录。作为上述方法一种更好的选择，所述取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯并观测宏观裂隙位置，作为上述方法一种更好的选择，在断面顶、底设置的巷道钻孔的数目为3个以上，在断面两帮设置的巷道钻孔数目为2个以上。当取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯，并观测宏观裂隙位置。1)再次取芯位置于采动前位置在同一截面，分别在断面顶、底及两帮至少设置2个巷道钻孔，岩样深度为4-10m，索取岩样直径要大于50mm；2)在所述的巷道钻孔内布置钻孔成像仪器；3)采集并记录所述钻孔成像仪器采集相应的钻孔内围岩裂隙分布情况，并根据裂隙确定巷道围岩破坏深度及破坏范围。将再次获取的取芯同样划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描孔隙度，做好每一岩块位置及孔隙度、T2谱数据记录。将相同深度采动前试件与采动后试件进行孔隙度及T2谱对比，寻找相同岩性相同孔隙度位置，以此作为巷道围岩采动破坏边界范围。尽管上面已经示出和描述了本专利技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制，本领域的普通技术人员在本专利技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法，其特征在于，包括：在巷道掘进影响后采动影响前，获取巷道围岩四周钻孔岩芯；利用钻孔成像设备，初步观测巷道围岩宏观裂隙位置；取最深处宏观裂隙以外岩芯，采用有限元思想将岩芯划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱；取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯并观测宏观裂隙位置；取最深处宏观裂隙以外岩芯，划分成与第一次所测岩芯相等长度岩块，再次利用核磁共振设备将相同岩性相同深度岩块进行孔隙度扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱，并与采动前试件进行对比，寻找相同岩性相同深度孔隙度相同位置，以此确定重复采动巷道塑性区最大破坏深度。

【技术特征摘要】
1.一种采动巷道围岩塑性破坏范围精密探测方法，其特征在于，包括：在巷道掘进影响后采动影响前，获取巷道围岩四周钻孔岩芯；利用钻孔成像设备，初步观测巷道围岩宏观裂隙位置；取最深处宏观裂隙以外岩芯，采用有限元思想将岩芯划分成等长度岩块，利用核磁共振设备将所有岩块扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱；取芯位置经过采动后，在同一采样地点位置再次进行提取岩芯并观测宏观裂隙位置；取最深处宏观裂隙以外岩芯，划分成与第一次所测岩芯相等长度岩块，再次利用核磁共振设备将相同岩性相同深度岩块进行孔隙度扫描，获得每一个岩块T2谱及孔隙度，生成钻孔岩心随围岩深度的图谱，并与采动前试件进行对比，寻找相同岩性相同深度孔隙度相同位置，以此确定重复采动巷道塑性区最大破坏深度。2.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祥业，李建伟，王茜茜，陈世江，王创业，吕鹏飞，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15