巷道围岩松动圈测试设备及方法技术

本发明专利技术提供一种巷道围岩松动圈测试设备及方法，其探测组件包括第一封隔器、第二封隔器以及流体释放单元，第一封隔器与第二封隔器相互间隔设置并且均能够膨胀和收缩，流体释放单元位于第一封隔器与第二封隔器之间；当第一封隔器与第二封隔器均收缩时，探测组件能够沿巷道钻孔的轴向移动；监测组件包括流量监测单元，流量监测单元配置为能够实时监测加压流体的流量；探测组件还包括沿巷道钻孔的轴向延伸的刻度杆，当巷道围岩松动圈测试设备测试松动圈的范围时，刻度杆的一端伸入巷道钻孔中且另一端位于巷道钻孔外。本发明专利技术实施例的巷道围岩松动圈测试设备具有测试成本低、测试灵活度高、精度高、适用性广的优点。适用性广的优点。适用性广的优点。

【技术实现步骤摘要】
巷道围岩松动圈测试设备及方法


[0001]本专利技术涉及围岩松动圈的测试
，尤其涉及一种巷道围岩松动圈测试设备及方法。

技术介绍

[0002]巷道围岩松动圈测试是检验巷道围岩稳定性的一项重要技术手段，松动圈范围是巷道掘进完成后围岩整体性的重要表征，是确定巷道支护参数的重要依据。巷道开挖后，原岩应力重新分布，巷道周边岩体形成应力卸载区和应力集中区，开挖空间形成的自由面岩体在集中应力的作用下，在巷道周边岩体内形成类圆形环状破碎带，即松动圈，若不及时支护，将发生两帮片帮、顶板冒顶的风险。松动圈的范围与巷道所处煤岩层的岩性及地应力水平关系密切，煤岩体强度越高、地应力水平越低，周边岩体的集中应力较低，小于岩石自身强度，松动圈越小。
[0003]相关技术中，测试松动圈的范围的方法主要有声波法、地质雷达法、地震波法、多点位移计法、钻孔窥视法等，前三种方法主要通过专用仪器发射和采集巷道围岩超声波、电磁波等声波信号，分析其在不同介质中波形和传播速度来推断围岩结构，存在测试成本高，测量精度低等问题，尤其在巷道围岩结构变化较大时，测量误差大，无法保证结果的准确性。多点位移计法需在巷道顶板及两帮安装多点位移监测装置，监测各测点间距离的变化，该方法受多点位移计精度、安装质量、监测深度等因素影响，测量精度难以，且存在测试时间长，设备无法回收等问题。钻孔窥视法是通过对施工钻孔进行窥视，分析不同深度的裂隙发育程度推断松动圈范围，主要依赖操作人员经验判断，测量结果仅为定性结果，无法准确量化。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的现有技术存在的问题，本专利技术提供一种巷道围岩松动圈测试设备及方法，其具有测试成本低、测试灵活度高、操作简便易行、精度高、适用性广的优点。
[0005]为此，本专利技术的实施例提出一种巷道围岩松动圈测试设备及方法。
[0006]根据本专利技术实施例的一种巷道围岩松动圈测试设备，所述巷道围岩松动圈测试设备包括：探测组件和监测组件；所述探测组件包括第一封隔器、第二封隔器以及流体释放单元，所述第一封隔器与所述第二封隔器相互间隔设置并且均能够膨胀和收缩，所述流体释放单元位于所述第一封隔器与所述第二封隔器之间；当所述第一封隔器与所述第二封隔器均膨胀时，所述第一封隔器、所述第二封隔器以及巷道钻孔的内壁之间能够形成密闭空间；所述流体释放单元配置为能够释放加压流体以填充所述密闭空间；当所述第一封隔器与所述第二封隔器均收缩时，所述探测组件能够沿所述巷道钻孔的轴向移动；所述监测组件包括流量监测单元，所述流量监测单元配置为能够实时监测所述加压流体的流量；所述探测组件还包括沿所述巷道钻孔的轴向延伸的刻度杆，当巷道围岩松动圈测试设备测试松动圈的范围时，所述刻度杆的一端伸入所述巷道钻孔中且另一端位于所述巷道钻孔外。
[0007]本专利技术实施例的巷道围岩松动圈测试设备具有测试成本低、测试灵活度高、操作简便易行、精度高、适用性广的优点。
[0008]可选地，所述监测组件包括高压泵站；所述第一封隔器和所述第二封隔器中的至少一者为膨胀胶管，所述流体释放单元为具有出水孔的出水管，所述刻度杆的一端穿过所述第一封隔器和所述第二封隔器并与所述出水管流体连通，所述刻度杆的另一端与所述高压泵站连通；所述探测组件还包括注水管，所述注水管在所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述高压泵站之间提供流体连通。
[0009]可选地，所述流量监测单元包括水压监测仪，所述水压监测仪与所述高压泵站流体连通；所述监测组件包括高压软管和三通阀，所述高压软管的一端与所述三通阀连通，另一端与所述水压监测仪连通，所述刻度杆的另一端以及所述注水管分别与所述三通阀连通。
[0010]可选地，所述巷道围岩松动圈测试设备包括视频探测组件，所述视频探测组件包括窥视仪主机、探测杆以及全景摄像头，所述全景摄像头与所述窥视仪主机电连接，所述全景摄像头安装于所述探测杆的一端以能够通过所述探测杆的驱动在所述巷道钻孔中沿所述巷道钻孔的轴向移动。
[0011]可选地，所述视频探测组件包括深度检测仪，所述深度检测仪分别与所述全景摄像头及所述窥视仪主机电连接。
[0012]可选地，所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述流体释放单元的数量为多个并且三者的数量相一致。
[0013]本专利技术还提供一种巷道围岩松动圈测试方法，所述测试方法包括以下步骤：将第一封隔器、第二封隔器以及流体释放单元伸入巷道钻孔中，其中，所述流体释放单元位于所述第一封隔器和所述第二封隔器之间；控制所述第一封隔器和所述第二封隔器膨胀以在所述第一封隔器、所述第二封隔器以及巷道钻孔的内壁之间形成密闭空间；控制所述流体释放单元在所述密闭空间中释放加压流体以填充所述密闭空间；实时监测所述加压流体的流量；将所述加压流体从所述密闭空间中排出，并且控制第一封隔器和所述第二封隔器收缩；将所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述流体释放单元同时沿所述巷道钻孔的轴向移动，移动的距离为所述第一封隔器和所述第二封隔器之间的间距；重复上述步骤，直至所述加压流体的流量的变化值达到指定数值范围，完成巷道围岩松动圈的范围测试。
[0014]可选地，沿所述巷道钻孔的轴向移动所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述流体释放单元时，通过能够与所述第一封隔器同时移动的刻度杆监测移动的距离。
[0015]可选地，所述第一封隔器和所述第二封隔器中的至少一者为膨胀胶管，所述流体释放单元为具有出水孔的出水管，所述刻度杆的一端穿过所述第一封隔器和所述第二封隔器并与所述出水管流体连通，所述刻度杆的另一端与高压泵站连通；所述第一封隔器以及所述第二封隔器均通过注水管与所述高压泵站流体连通。
[0016]可选地，在将所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述流体释放单元伸入所述巷道钻孔之前，先通过具有全景摄像头的视频探测组件检测出所述巷道钻孔的裂隙发育与围岩完整的分界区域，再将所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述流体释放单元伸入所述巷道钻孔直至所述流体释放单元位于所述分界区域。
[0017]通过本专利技术实施例的巷道围岩松动圈测试设备，在进行巷道围岩松动圈范围的测
试时，将所述第一封隔器、所述第二封隔器以及所述流体释放单元同时放入所述巷道钻孔中，然后使所述第一封隔器与所述第二封隔器均膨胀以形成密闭空间，所述流体释放单元释放加压流体以填充所述密闭空间，通过所述流量监测单元实时监测所述加压流体的流量，监测完毕后排出所述密闭空间中的加压流体，再收缩所述第一封隔器与所述第二封隔器以使得所述探测组件能够整体沿所述巷道钻孔的轴向移动，移动时，通过所述刻度杆能够实时、准确地知晓探测组件的移动量，从而能够准确地控制所述移动量与所述第一封隔器和所述第二封隔器之间的间距相同，然后即可开始第二次测试。当测试到某一区域，该区域的加压流体的流量较大，且流量的变化速度明显变缓时，表明该区域的围岩裂隙发育，即可确定松动圈的范围。本专利技术的巷道围岩松动圈测试设备由于采用了刻度杆与所述探测组件的其他部件一同移动的形式，使得在移动探测组件时能够方便、实时、准确地知晓移动量，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道围岩松动圈测试设备，其特征在于，所述巷道围岩松动圈测试设备包括：探测组件和监测组件；所述探测组件包括第一封隔器(101)、第二封隔器(102)以及流体释放单元(103)，所述第一封隔器(101)与所述第二封隔器(102)相互间隔设置并且均能够膨胀和收缩，所述流体释放单元(103)位于所述第一封隔器(101)与所述第二封隔器(102)之间；当所述第一封隔器(101)与所述第二封隔器(102)均膨胀时，所述第一封隔器(101)、所述第二封隔器(102)以及巷道钻孔(400)的内壁之间能够形成密闭空间；所述流体释放单元(103)配置为能够释放加压流体以填充所述密闭空间；当所述第一封隔器(101)与所述第二封隔器(102)均收缩时，所述探测组件能够沿所述巷道钻孔(400)的轴向移动；所述监测组件包括流量监测单元，所述流量监测单元配置为能够实时监测所述加压流体的流量；所述探测组件还包括沿所述巷道钻孔(400)的轴向延伸的刻度杆(104)，当巷道围岩松动圈测试设备测试松动圈的范围时，所述刻度杆(104)的一端伸入所述巷道钻孔(400)中且另一端位于所述巷道钻孔(400)外。2.根据权利要求1所述的巷道围岩松动圈测试设备，其特征在于，所述监测组件包括高压泵站(201)；所述第一封隔器(101)和所述第二封隔器(102)中的至少一者为膨胀胶管，所述流体释放单元(103)为具有出水孔的出水管，所述刻度杆(104)的一端穿过所述第一封隔器(101)和所述第二封隔器(102)并与所述出水管流体连通，所述刻度杆(104)的另一端与所述高压泵站(201)连通；所述探测组件还包括注水管(105)，所述注水管(105)在所述第一封隔器(101)、所述第二封隔器(102)以及所述高压泵站(201)之间提供流体连通。3.根据权利要求2所述的巷道围岩松动圈测试设备，其特征在于，所述流量监测单元包括水压监测仪(202)，所述水压监测仪(202)与所述高压泵站(201)流体连通；所述监测组件包括高压软管(203)和三通阀(204)，所述高压软管(203)的一端与所述三通阀(204)连通，另一端与所述水压监测仪(202)连通，所述刻度杆(104)的另一端以及所述注水管(105)分别与所述三通阀(204)连通。4.根据权利要求1所述的巷道围岩松动圈测试设备，其特征在于，所述巷道围岩松动圈测试设备包括视频探测组件，所述视频探测组件包括窥视仪主机(301)、探测杆(302)以及全景摄像头(303)，所述全景摄像头(303)与所述窥视仪主机(301)电连接，所述全景摄像头(303)安装于所述探测杆(302)的一端以能够通过所述探测杆(302)的驱动在所述巷道钻孔(400)中沿所述巷道钻孔(400)的轴向移动。5.根据权利要求4所述的巷道围岩松动圈测试设备，其特征在于，所述视频探测组件包括深度检测仪(304)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于健浩，薛吉胜，郭晓龙，赵飞，赵铁林，潘黎明，刘伟韬，马兆瑞，郭建力，司伟明，宋晓寒，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司山西煤炭运销集团长治有限公司山西煤炭运销集团三元微子镇煤业有限公司，
类型：发明
国别省市：