一种巷道顶板稳定性随钻感知方法技术

本发明专利技术公开一种巷道顶板稳定性随钻感知方法，属于地下工程岩层特征探测与围岩控制技术领域。首先获取钻机在巷道顶板锚固孔钻进过程中的随钻参数，包括位移、转速、扭矩、推力、声压级；然后基于随钻参数，确定裂隙位置及宽度；之后基于各裂隙位置及宽度计算岩体质量RQD值；确定巷道顶板稳定性随钻感知指标，将顶板分为非常稳定、较稳定、中等稳定、不稳定和非常不稳定5个类别，建立顶板稳定性随钻感知模型；最后输入巷道顶板稳定性随钻感知指标，得出岩体质量RQD值及顶板稳定性类别。其有效解决了煤矿巷道智能掘进过程顶板岩层特征及稳定性判别速度慢，围岩控制方案设计不合理等难题，为地下工程活动提供地质保障。为地下工程活动提供地质保障。为地下工程活动提供地质保障。

【技术实现步骤摘要】
一种巷道顶板稳定性随钻感知方法


[0001]本专利技术涉及地下工程围岩控制
，具体涉及一种巷道顶板稳定性随钻感知方法。

技术介绍

[0002]巷道顶板岩层裂隙对煤矿巷道顶板的安全尤为重要。在近年来煤矿事故统计中，顶板事故造成的人员伤亡比例高居不下，其主要原因之一为顶板岩层裂隙特征不能快速准确识别，缺乏巷道顶板稳定性快速评价方法。钻孔成像法是煤矿当前常用岩层特征探测法，可以通过钻孔直观的看到岩层特征。但钻孔成像法受井下环境影响，影响视觉观察效果，且严重影响巷道掘进工序，无法为巷道掘进期间支护方案实时提供设计优化依据。
[0003]现有相关技术中，申请号：201610837639.4，一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，提出使用速度传感器和转速传感器进行钻进时的速度、转速采集，通过观察速度和转速特征判断软弱夹层位置。该方法受主观影响大，精度低。申请号：202210887682.7，围岩性能随钻评价方法，提出当所述钻机发生水压骤降和/或水流失量骤增和/或扭矩骤降和/或转速骤增时，判断该位置的所述巷道围岩存在裂隙。该方法适用于稳定钻进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道顶板稳定性随钻感知方法，其特征在于，包括如下步骤：a获取钻机在巷道顶板锚固孔钻进过程中的随钻参数，包括位移、转速、扭矩、推力、声压级；b基于随钻参数，确定裂隙位置及宽度；c基于各裂隙位置及宽度计算岩体质量RQD值；d确定巷道顶板稳定性随钻感知指标，将顶板分为非常稳定、较稳定、中等稳定、不稳定和非常不稳定5个类别，建立顶板稳定性随钻感知模型；e输入巷道顶板稳定性随钻感知指标，得出岩体质量RQD值及顶板稳定性类别。2.根据权利要求1所述的一种巷道顶板稳定性随钻感知方法，其特征在于，通过在钻机上安装位移传感器、转速传感器、扭矩传感器、推力传感器和声压记录仪从而在锚固孔钻进过程中实时采集各随钻参数。3.根据权利要求1所述的一种巷道顶板稳定性随钻感知方法，其特征在于，基于随钻参数，确定裂隙位置及宽度的具体步骤如下：a1采用公式(1)对位移传感器采集的位移数据进行趋势估计；其中，λ表示位移传感器采集的位移数据的平滑参数，取值0.05；y(t
i
)表示位移传感器t
i
时刻采集的位移数据；g(t
m
)表示位移传感器t
m
时刻采集的位移y(t
m
)对应的被估计位移值，即g(t
m
)通过位移传感器t1‑
t
m
时刻的位移：y(t1),y(t2),
…
,y(t
m
)数值估计得到的；a2利用公式(2)获得巷道顶板锚固孔钻进的钻速，再利用等式(1)对钻速、转速、扭矩、推力和声压级进行趋势估计；式中，t
i
时刻位移传感器采集的位移为y(t
i
),V(t
i
)为t
i
时刻的钻速；a3利用公式(3)对各钻进参数进行平滑处理，再通过公式(4)得到服从正态分布的各钻进参数指标；D(t
m
)＝x(t
m
)
‑
Y(t
m
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，t
m
时刻的随钻参数x(t
m
)对应的平滑曲线上的值为Y(t
m
)；[m
‑
a,m+a]表示移动平滑区间，即平滑间隔为2a；D(t
m
)表示t
m
时刻的进参数指标，且服从正态分布；a4采用3σ异常值检测算法对各钻进参数指标进行异常值检测，将连续的异常值视为一个裂隙，对应的时间段为[t
2i
‑1,t
2i
]；各钻进参数指标的该段连续异常值对应的中点时刻分别记为钻速t
vi
、转速t
Ni
、扭矩t
pi
、推力t
qi
和声压级t
Li
；a5以位移传感器为基准，设置时间容许误差为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘灿灿，郑西贵，辛维，李涛，陈瑞基，田唯标，严凯，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：