【技术实现步骤摘要】
基于氡气析出浓度的围岩松动圈测量方法
[0001]本专利技术涉及围岩松动圈监测
,具体涉及一种基于氡气析出浓度的围岩松动圈测量方法。
技术介绍
[0002]氡是一种化学元素,其常见的单质形态是氡气,是人类所接触到的放射性最重的惰性气体。氡在常态下无色、无味、无臭,易溶于水和有机质,化学性质较为稳定。氡的活动性很强,具有较好的迁移能力,其在地质环境中除以气态方式迁移外,还能以溶解态伴随地下水迁移。氡气具有惰性气体的地球物理化学性质,在微孔隙或微裂隙中可传输和积聚,一般可通过扩散作用、对流作用或两者组合的方式在覆岩层中运移。目前,氡气探测多用于寻找地下矿产资源、探测地下隐伏构造以及预测、预报地质灾害等,在煤矿井下的应用较少。
[0003]巷道围岩松动圈是指巷道掘出后,煤岩体受到扰动,巷道周围应力重新分布,巷道围岩应力由三向受力状态变为二向受力状态,从而导致巷道围岩强度降低,直至巷道周围形成一定范围的破碎区。围岩松动圈内煤岩体应力和承载能力会下降,裂隙较发育,围岩稳定性较差,围岩松动圈范围的确定是巷道支护设计重要依据。因此,如何准确有效地掌握巷道围岩松动圈的范围,是保证巷道支护参数合理性的重要前提。
[0004]现有的巷道围岩松动圈测量方法主要有钻孔窥视法、超声波成像法、电磁辐射法、地质雷达探测法等,但已有测量方法大多存在工程量大、操作繁琐、使用成本高、数据处理复杂等缺点。因此,迫切需要一种能够不依赖于巷道围岩性质、灵活适应现场情况且简单易行的围岩松动圈测量方法。
技术实现思路
[00 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于氡气析出浓度的围岩松动圈测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:在待测巷道内,选取代表性煤岩体钻取岩芯,制成煤岩试件(9),送至实验室;步骤二:使用试件氡气析出测量装置对试件(9)进行加载,获得试件(9)应力
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应变曲线;并于试件(9)加载过程中,实时记录试件(9)氡气析出浓度,获得氡气浓度
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加载时间曲线;步骤三:根据试件(9)应力
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应变曲线和氡气浓度
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加载时间曲线,得出试件(9)破坏时氡气析出浓度值,记为v;并根据该浓度值计算出现场松动圈氡气浓度阈值V;步骤四:沿待测巷道布置多个测站,并根据待测巷道所属地质条件确定测站间距;步骤五:在测站向两侧煤岩体施工探测钻孔(1),并于每一钻孔(1)内由里向外布置多个测点,分别编号为D1~D
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;步骤六:使用巷道围岩氡气析出测量装置测量钻孔(1)内所设测点的氡气析出浓度值,记为S1、S2、S3...S
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;步骤七:重复步骤六,完成全部探测钻孔(1)内氡气析出浓度测量;步骤八:将步骤六、七中所获得的测点氡气析出浓度值S与步骤三中所获得的现场松动圈氡气浓度阈值V相比较,当S<V时,围岩未发生破环;当S≥V时,测点位于围岩松动圈范围内,从而确定围岩松动圈。2.根据权利要求1所述的基于氡气析出浓度的围岩松动圈测量方法,其特征在于,步骤二中,所述试件氡气析出测量装置包括试件(9)、刚性实验机(7)、密封盒(8)、第一测氡仪(10)、贴于试件(9)上的应变片以及与应变片和刚性实验机电连接计算机(12);所述刚性实验机(7)内设置有上压头(71)和下压头(72),密封盒(8)设置于上压头(71)和下压头(72)之间;所述密封盒(8)朝向上压头(71)一侧开口,并于开口处设置有带孔的弹性橡胶膜(81),试件(9)放置于密封盒(8)内,上压头(71)通过弹性橡胶膜(81)作用于试件(9)上;所述密封盒(8)一侧开连接孔(82),第一测氡仪(10)通过第一橡胶软管(11)与连接孔(82)连接;测试时,首先,将试件(9)放入密封盒(8)内,并将密封盒(8)通过盒顶带孔的弹性橡胶膜(81)与刚性实验机(7)压头连接,检查密封盒(8)密闭性;然后,将第一测氡仪(10)与密封盒(8)通过第一橡胶软管(11)连接,打开第一测氡仪(10),使其内部气泵循环工作5min,进行仪器校准;仪器校准完成后,读取第一测氡仪(10)所测量的密封盒(8)内氡气浓度,作为试件(9)加载前氡气析出浓度值,记为x;最后,通过刚性实验机(7)的上压头(71)加载试件(8),获得试件(9)应力一应变曲线;加载时间为2~3h,第一测氡仪(10)每5min记录...
【专利技术属性】
技术研发人员:张炜,王天一,郭佳炜,张琰岽,宋坤,朱济博,王锦明,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:
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