一种巷道围岩稳定性联合测试装置的制造方法
一种巷道围岩稳定性联合测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试装置，尤其是涉及一种巷道围岩稳定性联合测试装置。
【背景技术】
[0002]为保障煤矿井下巷道稳定，在进行巷道支护设计前会应用探测技术对巷道围岩进行测试，通过对探测结果的分析总结评估巷道围岩稳定，为巷道支护设计提供依据，以对不同程度的围岩稳定性进行巷道支护设计。现如今，对矿山围岩监测技术手段较多，例如声发射、光纤、电阻应力计等，但都集中于某一种技术手段，由于煤岩层赋存的多样性和复杂性，空间尺寸的大型化以及在现场监测中受外界因素干扰较多，很多监测结果出现失真现象，可见单一的监测手段在特定的时-空-地范围内进行矿山岩体监测，难以对工程实践实现足够有效的指导。现有单一的监测手段主要存在以下几方面问题:第一、单个钻孔孔壁裂隙的发育程度无法反映围岩裂隙的整体面貌，精度较低；第二、以单个钻孔为中心的巷道围岩裂隙发育范围测试，无法探测复杂条件下含水区、采空区等其它结构，检测精度较低；第三、探测含水区、采空区及其它结构(如钢筋等)的位置与范围，无法对局部巷道的支护提供依据，监测精度较低；第四、在原有的巷道稳定性测试技术中，围岩裂隙的发育程度、松动范围大小、结构变异等技术均是单独应用，准确度较低；第五、随着开采深度的增加较多的矿体开采进入深部，围岩裂隙及松动范围等自然赋存条件越来越复杂，单种探测技术不能够对围岩稳定性进行完善的评估，精度较低。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有单一监测手段存在的精度较低、难以对巷道围岩稳定性进行准确测试的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:包括控制主机、对煤矿井下巷道顶板或巷道帮上钻取的钻孔内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪、对钻孔周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪和对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪，所述钻孔窥视仪、松动圈测试仪和地质雷达探测仪均与控制主机相接。
[0005]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述钻孔窥视仪、松动圈测试仪和地质雷达探测仪与控制主机之间均通过电缆进行连接。
[0006]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述钻孔窥视仪为能在钻孔内部进行360°旋转的光学钻孔窥视仪。
[0007]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:还包括平移小车和安装在平移小车上且长度可调的伸缩臂，所述钻孔窥视仪和松动圈测试仪均安装在伸缩臂上；所述地质雷达探测仪和控制主机均安装在平移小车上。
[0008]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述平移小车包括水平车架和安装在所述水平车架底部的多个行走轮，所述地质雷达探测仪和控制主机均安装在所述水平车架上。
[0009]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述地质雷达探测仪安装在所述水平车架的后侧上方。
[0010]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:还包括一个安装在所述水平车架前侧的平移轨道和能沿平移轨道前后移动的滑移座，所述滑移座安装在平移轨道上，所述伸缩臂底部安装在滑移座上；所述平移轨道沿所述车架的横向宽度方向布设且其横截面为倒凹字形，所述平移轨道由一个位于所述水平车架上部的水平轨道和两个分别位于所述水平轨道左右两侧下方的竖向轨道连接而成，所述水平轨道和两个所述竖向轨道均布设在同一竖直面上。
[0011]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述伸缩臂底部与滑移座之间以铰接方式进行连接，所述滑移座上装有供伸缩臂底部安装的铰接座；所述滑移座上安装有对伸缩臂与滑移座之间的夹角进行调节的调节结构，所述调节结构为液压缸，所述液压缸的缸体底部以铰接方式安装在滑移座上且其活塞杆顶端以铰接方式安装在伸缩臂上。
[0012]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述伸缩臂包括伸缩杆和多个由内至外同轴套装在伸缩杆上的伸缩套筒，所述钻孔窥视仪和松动圈测试仪均安装在伸缩杆上。
[0013]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述钻孔窥视仪安装在伸缩杆顶端，所述松动圈测试仪底部设置有支座，所述支座与伸缩杆之间通过紧固螺栓进行连接，所述伸缩杆上开有多个供紧固螺栓安装的螺栓安装孔。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、结构简单、设计合理且加工制作简便，投入成本较低，主要由控制主机、对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上钻取的钻孔内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪、对钻孔周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪和对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪组成。
[0016]2、使用操作简便，实现方便且易于掌握。实际进行围岩稳定性联合测试时，推动平移小车沿被测试巷道节段由后向前移动，平移小车移动至一组钻孔布设位置时，通过在平移轨道上移动滑移座对伸缩臂的位置进行调整，并对该组钻孔中的三个钻孔分别进行单孔测试；对任一个钻孔进行单孔测试时，先将伸缩臂移动至该钻孔的孔口外侧，再利用伸缩臂将钻孔窥视仪和松动圈测试仪从被测试钻孔的孔口移动至孔底，再将钻孔窥视仪和松动圈测试仪从被测试钻孔的孔底移动至孔口，便完成一个钻孔的单孔测试过程；并且，平移小车在被测试巷道节段内由后向前移动过程中，通过地质雷达探测仪由后向前对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮进行扫描。
[0017]3、所采用的平移小车结构简单且移动简便，能简便在巷道内前后移动，实现简便、快速对煤矿井下巷道的围岩稳定性进行长距离测试的目的。
[0018]4、实际安装简便，平移小车上设置有平移轨道和滑移座，伸缩臂安装在滑移座上，通过滑移座对伸缩臂的位置进行调整，实现对同组钻孔中三个钻孔分别进行测试的需求；同时，钻孔窥视仪和松动圈测试仪均安装在伸缩臂上，通过伸缩臂自动将钻孔窥视仪和松动圈测试仪送至钻孔内，并能对送入深度进行简便、快速调节，实现方便且操作简便，使用效果好，能大幅度简化钻孔的单孔测试过程。
[0019]5、使用效果好且实用价值高，围岩稳定性测试精度高，能对巷道围岩稳定性进行快速、准确测试，推广应用前景广泛。所采用的巷道围岩稳定性联合测试方法简单、设计合理且实现方便，能实现巷道围岩从点到面再到结构的全面探测，具体是首先揭示巷道围岩钻孔孔壁裂隙的发育程度；其次是探测巷道围岩裂隙以钻孔为中心的发育范围；最后探测巷道围岩结构中空洞等其它结构的位置，实现巷道钻孔、松动圈半径和全断面的大范围、长距离无缝综合探测。根据全面的探测结果对巷道围岩稳定性进行评价，为巷道支护等提供依据。针对单个钻孔进行钻孔窥视无法全面反映围岩裂隙发育程度的情况，以岩石声波探测技术为基础，根据声波波速与介质性质密切相关，接收到声波的波速愈小表明围岩岩性愈差，强度愈小，弹性模量越小的原理，运用松动圈测试仪发生声波对每个钻孔为中心一定半径范围内的巷道围岩裂隙发育及松动程度进行探测，弥补使用钻孔窥视单个钻孔信息不全的缺陷。另外，针对钻孔窥视与松动圈测试仪无法大范围、长距离及实现巷道断面无缝探测的缺点，利用地质雷达探测仪发射天线将高频电磁波送入待测区域，由于不同的介质具有不同的物理特性、也具有不同的介电常数，在介电常数不连续的交界面上电磁波振幅发生变化；从地质雷达图像的波形、频率、振幅、相位及电磁波能量吸收情况等特征的变化规律出发，建立典型地质现象与雷达特征图像的对应关系，即可根据图形的变化对地下的地质状况作出解释；通过地质雷达探测仪对井下巷道全断面进行扫描探测，包括顶板、底板与两侧巷道帮，最终实现巷道围岩全断面的长距离、大范围、无缝探测。因而，采用本实用新型能全面明晰探测区域空洞的位置与围岩松动与破碎程度，为井下巷道支护提供充足、准确的信息，具有以下有点:第一、从巷道围岩表面到内部裂隙及结构进行全面测试分析，完全揭示巷道围岩在原生裂隙及人为影响因素作用下的稳定性；第二、多种测试手段从点到面再到整体结构进行有选择性、针对性的综合运用；第三、能有效弥补使用钻孔窥视单个钻孔信息不全的缺陷；第四、能实现巷道大范围、长距离全断面的无缝探测，因而能为巷道支护参数调整及稳定性评估提供丰富的数据支撑与依据，对于保障煤矿井下作业人员的安全与正常生产具有重要意义。
[0020]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有单一监测手段存在的精度较低、难以对巷道围岩稳定性进行准确测试的问题。
[0021]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图。
[00 23]图2为本实用新型的电路原理框图。
[0024]图3为本实用新型的使用状态参考图。
[0025]图4为采用本实用新型对煤矿井下巷道围岩稳定性进行联合测试时的测试方法流程框图。
[0026]附图标记说明:
[0027]I一煤矿井下巷道；2—钻孔；3—钻孔窥视仪；
[0028]4一松动圈测试仪；4_1 一支座；5—地质雷达探测仪；
[0029]6一控制主机；7—平移小车；8—伸缩臂；
[0030]8-1一伸缩杆；8-2—伸缩套筒；9一平移轨道；
[0031]10—滑移座；11 一铰接座；12—液压缸；
[0032]13—紧固螺栓；14一空洞；15—竖向支架；
[0033]16—螺栓安装孔。
【具体实施方式】
[0034]如图1、图2及图3所示，本实用新型包括控制主机6、对煤矿井下巷道I顶板或巷道帮上钻取的钻孔2内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪3、对钻孔2周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪4和对煤矿井下巷道I的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪5，所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5均与控制主机6相接。
[0035]本实施例中，所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5与控制主机6之间均通过电缆进行连接。
[0036]实际使用时，所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5与控制主机6之间也可以采用无线通信方式。
[0037]本实施例中，本实用新型还包括平移小车7和安装在平移小车7上且长度可调的伸缩臂8，所述钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4均安装在伸缩臂8上。所述地质雷达探测仪5和控制主机6均安装在平移小车7上。
[0038]所述平移小车7包括水平车架和安装在所述水平车架底部的多个行走轮，所述地质雷达探测仪5和控制主机6均安装在所述水平车架上，所述地质雷达探测仪5安装在所述水平车架的后侧上方。
[0039]并且，所述水平车架上设置有供地质雷达探测仪5安装的竖向支架15。
[0040]本实施例中，所述水平车架为型钢架体，所述竖向支架15为型钢支架。
[0041]同时，本实用新型还包括一个安装在所述水平车架前侧的平移轨道9和能沿平移轨道9前后移动的滑移座10，所述滑移座10安装在平移轨道9上，所述伸缩臂8底部安装在滑移座10上。所述平移轨道9沿所述水平车架的横向宽度方向布设且其横截面为倒凹字形，所述平移轨道9由一个位于所述水平车架上部的水平轨道和两个分别位于所述水平轨道左右两侧下方的竖向轨道连接而成，所述水平轨道和两个所述竖向轨道均布设在同一竖直面上。两个所述竖向轨道分别安装在所述水平车架的左右两侧。
[0042]本实施例中，所述平移轨道9为钢质轨道且其横截面为矩形，所述滑移座10底部开有沿平移轨道9前后滑动的凹槽。并且，所述滑移座10与平移轨道9之间通过紧固件进行锁紧固定。
[0043]本实施例中，所述伸缩臂8底部与滑移座10之间以铰接方式进行连接，所述滑移座10上装有供伸缩臂8底部安装的铰接座11。所述滑移座10上安装有对伸缩臂8与滑移座10之间的夹角进行调节的调节结构，所述调节结构为液压缸12，所述液压缸12的缸体底部以铰接方式安装在滑移座10上且其活塞杆顶端以铰接方式安装在伸缩臂8上。
[0044]本实施例中，所述伸缩臂8包括伸缩杆8-1和多个由内至外同轴套装在伸缩杆8-1上的伸缩套筒8-2，所述钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4均安装在伸缩杆8-1上。
[0045]实际使用时，所述伸缩臂8也可以采用其它类型的长度可调节杆。
[0046]本实施例中，所述钻孔窥视仪3为能在钻孔2内部进行360°旋转的光学钻孔窥视仪。
[0047]实际安装时，所述钻孔窥视仪3安装在伸缩杆8-1顶端，所述松动圈测试仪4底部设置有支座4-1，所述支座4-1与伸缩杆8-1之间通过紧固螺栓13进行连接，所述伸缩杆8-1上开有多个供紧固螺栓13安装的螺栓安装孔16。
[0048]实际使用时，多个所述伸缩套筒8-2中位于最外侧的伸缩套筒8-2为外侧套筒，所述液压缸12的活塞杆顶端以铰接方式安装在所述外侧套筒上。
[0049]如图4所示，采用本实用新型进行巷道围岩稳定性联合测试时，沿巷道纵向延伸方向，由后向前分多个巷道节段对煤矿井下巷道I进行围岩稳定性联合测试，多个所述巷道节段的围岩稳定性联合测试方法均相同；对于任一个巷道节段进行围岩稳定性联合测试时，包括以下步骤:
[0050]步骤一、钻孔:通过钻机在被测试巷道节段内钻取多组钻孔2，多组所述钻孔2由后向前布设；每组所述钻孔2均包括三个钻孔2，三个所述钻孔2分别为一个布设在煤矿井下巷道I顶板上的钻孔2和两个分别布设在煤矿井下巷道I的左右两侧巷道帮上的钻孔2 ;
[0051]步骤二、围岩稳定性联合测试，过程如下:
[0052]步骤201、单孔测试:对步骤一中钻取的多组所述钻孔2分别进行测试，多组所述钻孔2中所有钻孔2的测试方法均相同；对任一个钻孔2进行测试时，包括以下步骤:
[0053]步骤2011、钻孔窥视:通过钻孔窥视仪3获取被测试钻孔2内壁的图像信息，并将获取的图像信息上传至控制主机6进行同步显示和记录；根据控制主机6显示的图像信息，对被测试钻孔2内壁的围岩裂隙发育程度进行判断；
[0054]步骤2012、围岩松动测试:采用松动圈测试仪4对被测试钻孔2进行松动圈测试，并将松动圈测试结果上传至控制主机6进行同步显示和记录；根据控制主机6显示的松动圈测试结果，对被测试钻孔2周侧围岩的围岩松动范围进行判断，完成被测试钻孔2的单孔测试过程，并对该钻孔2的单孔测试结果进行记录；
[0055]所述被测试钻孔2的单孔测试结果包括该钻孔2的内壁围岩裂隙发育程度和周侧围岩的围岩松动范围(即松动圈半径)；
[0056]步骤2013、多次重复步骤2011至步骤2012，直至完成被测试巷道节段上所有钻孔2的单孔测试过程，并获得所有钻孔2的单孔测试结果；
[0057]步骤202、巷道整体地质雷达探测:采用地质雷达探测仪5，由后向前对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮分别进行全断面扫描，并将扫描结果上传至控制主机6进行同步显示和记录；根据控制主机6显示的扫描结果，对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮的围岩稳定状况进行判断，并对顶板和左右两侧巷道帮上是否存在空洞14以及所存在空洞14的位置和结构进行确定，完成被测试巷道节段的地质雷达探测过程，并对被测试巷道节段的地质雷达探测结果进行记录；
[0058]所述被测试巷道节段的地质雷达探测结果包括该巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮的围岩稳定状况、是否存在空洞14以及所存在空洞14的位置和结构；
[0059]步骤三、综合分析判断:结合步骤201中被测试巷道节段内所有钻孔2的单孔测试结果和步骤202中得出被测试巷道节段的地质雷达探测结果，对被测试巷道节段的围岩稳定性进行确定，完成被测试巷道节段的围岩稳定性联合测试过程；
[0060]步骤四、按照步骤一至步骤三中所述的方法，对下一个巷道节段进行围岩稳定性联合测试；
[0061]步骤五、多次重复步骤四，直至完成煤矿井下巷道I的围岩稳定性联合测试过程。
[0062]本实施例中，所述钻孔2布设在煤矿井下巷道I的顶板或巷道帮上的煤岩体上。
[0063]本实施例中，步骤2011中进行钻孔窥视时，先将钻孔窥视仪3从被测试钻孔2的孔口移动至孔底，再将钻孔窥视仪3从被测试钻孔2的孔底移动至孔口 ；所述钻孔窥视仪3移动过程中，同步获取被测试钻孔2内壁各位置处的图像信息；对被测试钻孔2内壁的围岩裂隙发育程度进行判断时，根据被测试钻孔2内壁各位置处的图像信息，对被测试钻孔2内壁各位置处的围岩破碎情况以及是否存在裂隙和所存在裂隙的数量、位置、宽度、延伸方向与长度进行判断。
[0064]根据被测试钻孔2内壁各位置处的图像信息，能判断出钻孔2的内壁是否有损伤和坍塌现象，同时对钻孔2的内壁(即孔壁)上所存在的裂隙进行相关煤岩体受力状况分析。
[0065]实际操作过程中，将钻孔窥视仪3从被测试钻孔2的孔口移动至孔底和从孔底移动至孔口过程中的图像信息进行对比，能对钻孔2的内壁(即孔壁)上所存在的裂隙进行相关煤岩体受力状况分析:若孔壁所受的应力较大，则其受应力的破坏就严重，相应会出现坍塌等现象，即可清楚表明钻孔2处煤岩体的破坏程度。
[0066]本实施例中，步骤201中进行单孔测试时，按照钻孔2的布设位置，由后向前对多组所述钻孔2分别进行单孔测试；待上一组所述钻孔2的三个所述钻孔2均完成单孔测试后，再对下一组所述钻孔2进行单孔测试；每组所述钻孔2中三个所述钻孔2的单孔测试结果组成该组钻孔2所处位置 处的围岩稳定性分区测试结果；步骤201中完成被测试巷道节段上所有钻孔2的单孔测试后，获得被测试巷道节段上多个不同位置处的围岩稳定性分区测试结果；
[0067]步骤202中所述被测试巷道节段的地质雷达探测结果为被测试巷道节段的围岩稳定性整体测试结果；
[0068]步骤三中进行综合分析判断时，根据步骤202中得出的被测试巷道节段的围岩稳定性整体测试结果，并结合步骤201中得出的被测试巷道节段上多个不同位置处的围岩稳定性分区测试结果，对被测试巷道节段的围岩稳定性进行确定。
[0069]本实施例中，所述钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4均安装在长度可调的伸缩臂8上，所述伸缩臂8安装在平移小车7上；所述水平车架前侧安装有一个平移轨道9，所述平移轨道9上安装有一个能沿平移轨道9前后移动的滑移座10，所述伸缩臂8底部安装在滑移座10上。
[0070]步骤一中每组所述钻孔2中的三个所述钻孔2均布设在同一竖直面上且三者均位于煤矿井下巷道I的横断面上。
[0071]步骤二中进行围岩稳定性联合测试时，推动平移小车7沿被测试巷道节段由后向前移动，所述平移小车7移动至一组所述钻孔2布设位置时，通过在平移轨道9上移动滑移座10对伸缩臂8的位置进行调整，并对该组所述钻孔2中的三个所述钻孔2分别进行单孔测试；对任一个钻孔2进行单孔测试时，先将伸缩臂8移动至该钻孔2的孔口外侧，再利用伸缩臂8将钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4从被测试钻孔2的孔口移动至孔底，再将钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4从被测试钻孔2的孔底移动至孔口，便完成一个钻孔2的单孔测试过程；并且，所述平移小车7在被测试巷道节段内由后向前移动过程中，通过地质雷达探测仪5由后向前对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮进行扫描。
[0072]本实施例中，所述巷道节段的长度为40m?10m ;步骤一中所述钻孔2的深度不大于15m，前后相邻两组所述钻孔2之间的间距为2m?Sm。
[0073]实际进行测试时，可根据具体需要，对所述巷道节段的长度、所述钻孔2的深度和前后相邻两组所述钻孔2之间的间距进行相应调整。
[0074]本实施例中，步骤202中所述空洞14为采空区或含水区。
[0075]本实施例中，所述煤矿井下巷道I为煤矿掘进巷道或采煤工作面用巷道。
[0076]实际进行测试时，由后向前对所述煤矿掘进巷道进行掘进过程中或者采煤过程中，采用步骤一至步骤五中所述的方法，由后向前对所述煤矿掘进巷道或对采煤工作面前方的采煤工作面用巷道进行巷道围岩稳定性联合测试。
[0077]本实施例中，步骤2012进行围岩松动测试时，所述松动圈测试结果为声波传播速度(即波速)随被测试钻孔2的深度变化的曲线。其中，波度值越大，围岩稳定性越好。
[0078]综上，围岩稳定性测试完成后，对钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5的测试结果进行汇总并综合分析。其中，松动圈测试仪4的松动圈测试完成了以钻孔2为中心的巷道围岩松动程度的探测，钻孔窥视仪3直观展示了钻孔2内裂隙的发育程度并验证了松动圈测试仪4的结果，最后地质雷达探测仪5对巷道顶板、底板和左右两侧巷道帮进行了全方位无缝扫描，相应得出该巷道节段各位置处的围岩稳定性。
[0079]实际使用过程中，首先通过钻孔窥视仪3并利用钻孔2，对被测试钻孔I内壁的裂隙发育程度进行测试，并能判断钻孔2的内壁是否有损伤和坍塌现象，同时对钻孔2的内壁上所产生的裂隙进行相关煤岩体受力状况分析；其次，采用松动圈测试仪4对以2钻孔为中心一定范围内巷道围岩的松动程度进行测试；最后，采用地质雷达探测仪5对巷道顶板、底板和两侧巷道帮进行全方位无缝扫描，掌握巷道围岩深部(O?30m)内的围岩质量，明晰巷道围岩中采空区、含水区的确切位置，为后续的巷道支护及工作面开采提供支撑。所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5的测试结果互为补充，实现对煤矿井下巷道I的围岩稳定性进行从表面到深部的全断面及全长探测，因而能对煤矿井下巷道I的围岩稳定状况进行准确辨析，继而能准确预测预报煤矿井下巷道I煤岩体的赋存情况。总体来说，首先通过钻孔窥视仪3揭示巷道围岩钻孔孔壁裂隙的发育程度；其次，通过松动圈测试仪4探测巷道围岩裂隙以钻孔2为中心的发育范围，即松动圈半径；最后，通过地质雷达探测仪5探测巷道围岩结构中空洞14等其它结构的位置，实现巷道钻孔2、松动圈半径和全断面的大范围、长距离无缝综合探测。
[0080]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:包括控制主机￠)、对煤矿井下巷道(I)顶板或巷道帮上钻取的钻孔(2)内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪(3)、对钻孔(2)周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪(4)和对煤矿井下巷道(I)的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪(5)，所述钻孔窥视仪(3)、松动圈测试仪(4)和地质雷达探测仪(5)均与控制主机(6)相接。2.按照权利要求1所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述钻孔窥视仪⑶、松动圈测试仪⑷和地质雷达探测仪(5)与控制主机(6)之间均通过电缆进行连接。3.按照权利要求1或2所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述钻孔窥视仪(3)为能在钻孔(2)内部进行360°旋转的光学钻孔窥视仪。4.按照权利要求1或2所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:还包括平移小车(7)和安装在平移小车(7)上且长度可调的伸缩臂(8)，所述钻孔窥视仪(3)和松动圈测试仪(4)均安装在伸缩臂(8)上；所述地质雷达探测仪(5)和控制主机(6)均安装在平移小车(7)上。5.按照权利要求4所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述平移小车(7)包括水平车架和安装在所述水平车架底部的多个行走轮，所述地质雷达探测仪(5)和控制主机(6)均安装在所述水平车架上。6.按照权利要求5所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述地质雷达探测仪(5)安装在所述水平车架的后侧上方。7.按照权利要求5所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:还包括一个安装在所述水平车架前侧的平移轨道(9)和能沿平移轨道(9)前后移动的滑移座(10)，所述滑移座(10)安装在平移轨道(9)上，所述伸缩臂(8)底部安装在滑移座(10)上；所述平移轨道(9)沿所述车架的横向宽度方向布设且其横截面为倒凹字形，所述平移轨道(9)由一个位于所述水平车架上部的水平轨道和两个分别位于所述水平轨道左右两侧下方的竖向轨道连接而成，所述水平轨道和两个所述竖向轨道均布设在同一竖直面上。8.按照权利要求7所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述伸缩臂⑶底部与滑移座(10)之间以铰接方式进行连接，所述滑移座(10)上装有供伸缩臂(8)底部安装的铰接座(11);所述滑移座(10)上安装有对伸缩臂(8)与滑移座(10)之间的夹角进行调节的调节结构，所述调节结构为液压缸(12)，所述液压缸(12)的缸体底部以铰接方式安装在滑移座(10)上且其活塞杆顶端以铰接方式安装在伸缩臂(8)上。9.按照权利要求4所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述伸缩臂(8)包括伸缩杆(8-1)和多个由内至外同轴套装在伸缩杆(8-1)上的伸缩套筒(8-2)，所述钻孔窥视仪⑶和松动圈测试仪⑷均安装在伸缩杆(8-1)上。10.按照权利要求9所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述钻孔窥视仪(3)安装在伸缩杆(8-1)顶端，所述松动圈测试仪(4)底部设置有支座(4-1)，所述支座(4-1)与伸缩杆(8-1)之间通过紧固螺栓(13)进行连接，所述伸缩杆(8-1)上开有多个供紧固螺栓(13)安装的螺栓安装孔(16)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种巷道围岩稳定性联合测试装置，包括控制主机、对煤矿井下巷道顶板或巷道帮上钻取的钻孔内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪、对钻孔周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪和对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪，所述钻孔窥视仪、松动圈测试仪和地质雷达探测仪均与控制主机相接。本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有单一监测手段存在的精度较低、难以对巷道围岩稳定性进行准确测试的问题。
【IPC分类】G01V11/00
【公开号】CN204649998
【申请号】CN201520364823
【发明人】崔峰, 来兴平, 陈建强, 马洪涛, 金波, 曹建涛, 单鹏飞
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月31日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试装置，尤其是涉及一种巷道围岩稳定性联合测试装置。
【背景技术】
[0002]为保障煤矿井下巷道稳定，在进行巷道支护设计前会应用探测技术对巷道围岩进行测试，通过对探测结果的分析总结评估巷道围岩稳定，为巷道支护设计提供依据，以对不同程度的围岩稳定性进行巷道支护设计。现如今，对矿山围岩监测技术手段较多，例如声发射、光纤、电阻应力计等，但都集中于某一种技术手段，由于煤岩层赋存的多样性和复杂性，空间尺寸的大型化以及在现场监测中受外界因素干扰较多，很多监测结果出现失真现象，可见单一的监测手段在特定的时-空-地范围内进行矿山岩体监测，难以对工程实践实现足够有效的指导。现有单一的监测手段主要存在以下几方面问题:第一、单个钻孔孔壁裂隙的发育程度无法反映围岩裂隙的整体面貌，精度较低；第二、以单个钻孔为中心的巷道围岩裂隙发育范围测试，无法探测复杂条件下含水区、采空区等其它结构，检测精度较低；第三、探测含水区、采空区及其它结构(如钢筋等)的位置与范围，无法对局部巷道的支护提供依据，监测精度较低；第四、在原有的巷道稳定性测试技术中，围岩裂隙的发育程度、松动范围大小、结构变异等技术均是单独应用，准确度较低；第五、随着开采深度的增加较多的矿体开采进入深部，围岩裂隙及松动范围等自然赋存条件越来越复杂，单种探测技术不能够对围岩稳定性进行完善的评估，精度较低。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有单一监测手段存在的精度较低、难以对巷道围岩稳定性进行准确测试的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:包括控制主机、对煤矿井下巷道顶板或巷道帮上钻取的钻孔内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪、对钻孔周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪和对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪，所述钻孔窥视仪、松动圈测试仪和地质雷达探测仪均与控制主机相接。
[0005]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述钻孔窥视仪、松动圈测试仪和地质雷达探测仪与控制主机之间均通过电缆进行连接。
[0006]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述钻孔窥视仪为能在钻孔内部进行360°旋转的光学钻孔窥视仪。
[0007]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:还包括平移小车和安装在平移小车上且长度可调的伸缩臂，所述钻孔窥视仪和松动圈测试仪均安装在伸缩臂上；所述地质雷达探测仪和控制主机均安装在平移小车上。
[0008]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述平移小车包括水平车架和安装在所述水平车架底部的多个行走轮，所述地质雷达探测仪和控制主机均安装在所述水平车架上。
[0009]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述地质雷达探测仪安装在所述水平车架的后侧上方。
[0010]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:还包括一个安装在所述水平车架前侧的平移轨道和能沿平移轨道前后移动的滑移座，所述滑移座安装在平移轨道上，所述伸缩臂底部安装在滑移座上；所述平移轨道沿所述车架的横向宽度方向布设且其横截面为倒凹字形，所述平移轨道由一个位于所述水平车架上部的水平轨道和两个分别位于所述水平轨道左右两侧下方的竖向轨道连接而成，所述水平轨道和两个所述竖向轨道均布设在同一竖直面上。
[0011]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述伸缩臂底部与滑移座之间以铰接方式进行连接，所述滑移座上装有供伸缩臂底部安装的铰接座；所述滑移座上安装有对伸缩臂与滑移座之间的夹角进行调节的调节结构，所述调节结构为液压缸，所述液压缸的缸体底部以铰接方式安装在滑移座上且其活塞杆顶端以铰接方式安装在伸缩臂上。
[0012]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述伸缩臂包括伸缩杆和多个由内至外同轴套装在伸缩杆上的伸缩套筒，所述钻孔窥视仪和松动圈测试仪均安装在伸缩杆上。
[0013]上述一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征是:所述钻孔窥视仪安装在伸缩杆顶端，所述松动圈测试仪底部设置有支座，所述支座与伸缩杆之间通过紧固螺栓进行连接，所述伸缩杆上开有多个供紧固螺栓安装的螺栓安装孔。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、结构简单、设计合理且加工制作简便，投入成本较低，主要由控制主机、对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上钻取的钻孔内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪、对钻孔周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪和对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪组成。
[0016]2、使用操作简便，实现方便且易于掌握。实际进行围岩稳定性联合测试时，推动平移小车沿被测试巷道节段由后向前移动，平移小车移动至一组钻孔布设位置时，通过在平移轨道上移动滑移座对伸缩臂的位置进行调整，并对该组钻孔中的三个钻孔分别进行单孔测试；对任一个钻孔进行单孔测试时，先将伸缩臂移动至该钻孔的孔口外侧，再利用伸缩臂将钻孔窥视仪和松动圈测试仪从被测试钻孔的孔口移动至孔底，再将钻孔窥视仪和松动圈测试仪从被测试钻孔的孔底移动至孔口，便完成一个钻孔的单孔测试过程；并且，平移小车在被测试巷道节段内由后向前移动过程中，通过地质雷达探测仪由后向前对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮进行扫描。
[0017]3、所采用的平移小车结构简单且移动简便，能简便在巷道内前后移动，实现简便、快速对煤矿井下巷道的围岩稳定性进行长距离测试的目的。
[0018]4、实际安装简便，平移小车上设置有平移轨道和滑移座，伸缩臂安装在滑移座上，通过滑移座对伸缩臂的位置进行调整，实现对同组钻孔中三个钻孔分别进行测试的需求；同时，钻孔窥视仪和松动圈测试仪均安装在伸缩臂上，通过伸缩臂自动将钻孔窥视仪和松动圈测试仪送至钻孔内，并能对送入深度进行简便、快速调节，实现方便且操作简便，使用效果好，能大幅度简化钻孔的单孔测试过程。
[0019]5、使用效果好且实用价值高，围岩稳定性测试精度高，能对巷道围岩稳定性进行快速、准确测试，推广应用前景广泛。所采用的巷道围岩稳定性联合测试方法简单、设计合理且实现方便，能实现巷道围岩从点到面再到结构的全面探测，具体是首先揭示巷道围岩钻孔孔壁裂隙的发育程度；其次是探测巷道围岩裂隙以钻孔为中心的发育范围；最后探测巷道围岩结构中空洞等其它结构的位置，实现巷道钻孔、松动圈半径和全断面的大范围、长距离无缝综合探测。根据全面的探测结果对巷道围岩稳定性进行评价，为巷道支护等提供依据。针对单个钻孔进行钻孔窥视无法全面反映围岩裂隙发育程度的情况，以岩石声波探测技术为基础，根据声波波速与介质性质密切相关，接收到声波的波速愈小表明围岩岩性愈差，强度愈小，弹性模量越小的原理，运用松动圈测试仪发生声波对每个钻孔为中心一定半径范围内的巷道围岩裂隙发育及松动程度进行探测，弥补使用钻孔窥视单个钻孔信息不全的缺陷。另外，针对钻孔窥视与松动圈测试仪无法大范围、长距离及实现巷道断面无缝探测的缺点，利用地质雷达探测仪发射天线将高频电磁波送入待测区域，由于不同的介质具有不同的物理特性、也具有不同的介电常数，在介电常数不连续的交界面上电磁波振幅发生变化；从地质雷达图像的波形、频率、振幅、相位及电磁波能量吸收情况等特征的变化规律出发，建立典型地质现象与雷达特征图像的对应关系，即可根据图形的变化对地下的地质状况作出解释；通过地质雷达探测仪对井下巷道全断面进行扫描探测，包括顶板、底板与两侧巷道帮，最终实现巷道围岩全断面的长距离、大范围、无缝探测。因而，采用本实用新型能全面明晰探测区域空洞的位置与围岩松动与破碎程度，为井下巷道支护提供充足、准确的信息，具有以下有点:第一、从巷道围岩表面到内部裂隙及结构进行全面测试分析，完全揭示巷道围岩在原生裂隙及人为影响因素作用下的稳定性；第二、多种测试手段从点到面再到整体结构进行有选择性、针对性的综合运用；第三、能有效弥补使用钻孔窥视单个钻孔信息不全的缺陷；第四、能实现巷道大范围、长距离全断面的无缝探测，因而能为巷道支护参数调整及稳定性评估提供丰富的数据支撑与依据，对于保障煤矿井下作业人员的安全与正常生产具有重要意义。
[0020]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有单一监测手段存在的精度较低、难以对巷道围岩稳定性进行准确测试的问题。
[0021]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图。
[00 23]图2为本实用新型的电路原理框图。
[0024]图3为本实用新型的使用状态参考图。
[0025]图4为采用本实用新型对煤矿井下巷道围岩稳定性进行联合测试时的测试方法流程框图。
[0026]附图标记说明:
[0027]I一煤矿井下巷道；2—钻孔；3—钻孔窥视仪；
[0028]4一松动圈测试仪；4_1 一支座；5—地质雷达探测仪；
[0029]6一控制主机；7—平移小车；8—伸缩臂；
[0030]8-1一伸缩杆；8-2—伸缩套筒；9一平移轨道；
[0031]10—滑移座；11 一铰接座；12—液压缸；
[0032]13—紧固螺栓；14一空洞；15—竖向支架；
[0033]16—螺栓安装孔。
【具体实施方式】
[0034]如图1、图2及图3所示，本实用新型包括控制主机6、对煤矿井下巷道I顶板或巷道帮上钻取的钻孔2内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪3、对钻孔2周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪4和对煤矿井下巷道I的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪5，所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5均与控制主机6相接。
[0035]本实施例中，所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5与控制主机6之间均通过电缆进行连接。
[0036]实际使用时，所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5与控制主机6之间也可以采用无线通信方式。
[0037]本实施例中，本实用新型还包括平移小车7和安装在平移小车7上且长度可调的伸缩臂8，所述钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4均安装在伸缩臂8上。所述地质雷达探测仪5和控制主机6均安装在平移小车7上。
[0038]所述平移小车7包括水平车架和安装在所述水平车架底部的多个行走轮，所述地质雷达探测仪5和控制主机6均安装在所述水平车架上，所述地质雷达探测仪5安装在所述水平车架的后侧上方。
[0039]并且，所述水平车架上设置有供地质雷达探测仪5安装的竖向支架15。
[0040]本实施例中，所述水平车架为型钢架体，所述竖向支架15为型钢支架。
[0041]同时，本实用新型还包括一个安装在所述水平车架前侧的平移轨道9和能沿平移轨道9前后移动的滑移座10，所述滑移座10安装在平移轨道9上，所述伸缩臂8底部安装在滑移座10上。所述平移轨道9沿所述水平车架的横向宽度方向布设且其横截面为倒凹字形，所述平移轨道9由一个位于所述水平车架上部的水平轨道和两个分别位于所述水平轨道左右两侧下方的竖向轨道连接而成，所述水平轨道和两个所述竖向轨道均布设在同一竖直面上。两个所述竖向轨道分别安装在所述水平车架的左右两侧。
[0042]本实施例中，所述平移轨道9为钢质轨道且其横截面为矩形，所述滑移座10底部开有沿平移轨道9前后滑动的凹槽。并且，所述滑移座10与平移轨道9之间通过紧固件进行锁紧固定。
[0043]本实施例中，所述伸缩臂8底部与滑移座10之间以铰接方式进行连接，所述滑移座10上装有供伸缩臂8底部安装的铰接座11。所述滑移座10上安装有对伸缩臂8与滑移座10之间的夹角进行调节的调节结构，所述调节结构为液压缸12，所述液压缸12的缸体底部以铰接方式安装在滑移座10上且其活塞杆顶端以铰接方式安装在伸缩臂8上。
[0044]本实施例中，所述伸缩臂8包括伸缩杆8-1和多个由内至外同轴套装在伸缩杆8-1上的伸缩套筒8-2，所述钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4均安装在伸缩杆8-1上。
[0045]实际使用时，所述伸缩臂8也可以采用其它类型的长度可调节杆。
[0046]本实施例中，所述钻孔窥视仪3为能在钻孔2内部进行360°旋转的光学钻孔窥视仪。
[0047]实际安装时，所述钻孔窥视仪3安装在伸缩杆8-1顶端，所述松动圈测试仪4底部设置有支座4-1，所述支座4-1与伸缩杆8-1之间通过紧固螺栓13进行连接，所述伸缩杆8-1上开有多个供紧固螺栓13安装的螺栓安装孔16。
[0048]实际使用时，多个所述伸缩套筒8-2中位于最外侧的伸缩套筒8-2为外侧套筒，所述液压缸12的活塞杆顶端以铰接方式安装在所述外侧套筒上。
[0049]如图4所示，采用本实用新型进行巷道围岩稳定性联合测试时，沿巷道纵向延伸方向，由后向前分多个巷道节段对煤矿井下巷道I进行围岩稳定性联合测试，多个所述巷道节段的围岩稳定性联合测试方法均相同；对于任一个巷道节段进行围岩稳定性联合测试时，包括以下步骤:
[0050]步骤一、钻孔:通过钻机在被测试巷道节段内钻取多组钻孔2，多组所述钻孔2由后向前布设；每组所述钻孔2均包括三个钻孔2，三个所述钻孔2分别为一个布设在煤矿井下巷道I顶板上的钻孔2和两个分别布设在煤矿井下巷道I的左右两侧巷道帮上的钻孔2 ;
[0051]步骤二、围岩稳定性联合测试，过程如下:
[0052]步骤201、单孔测试:对步骤一中钻取的多组所述钻孔2分别进行测试，多组所述钻孔2中所有钻孔2的测试方法均相同；对任一个钻孔2进行测试时，包括以下步骤:
[0053]步骤2011、钻孔窥视:通过钻孔窥视仪3获取被测试钻孔2内壁的图像信息，并将获取的图像信息上传至控制主机6进行同步显示和记录；根据控制主机6显示的图像信息，对被测试钻孔2内壁的围岩裂隙发育程度进行判断；
[0054]步骤2012、围岩松动测试:采用松动圈测试仪4对被测试钻孔2进行松动圈测试，并将松动圈测试结果上传至控制主机6进行同步显示和记录；根据控制主机6显示的松动圈测试结果，对被测试钻孔2周侧围岩的围岩松动范围进行判断，完成被测试钻孔2的单孔测试过程，并对该钻孔2的单孔测试结果进行记录；
[0055]所述被测试钻孔2的单孔测试结果包括该钻孔2的内壁围岩裂隙发育程度和周侧围岩的围岩松动范围(即松动圈半径)；
[0056]步骤2013、多次重复步骤2011至步骤2012，直至完成被测试巷道节段上所有钻孔2的单孔测试过程，并获得所有钻孔2的单孔测试结果；
[0057]步骤202、巷道整体地质雷达探测:采用地质雷达探测仪5，由后向前对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮分别进行全断面扫描，并将扫描结果上传至控制主机6进行同步显示和记录；根据控制主机6显示的扫描结果，对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮的围岩稳定状况进行判断，并对顶板和左右两侧巷道帮上是否存在空洞14以及所存在空洞14的位置和结构进行确定，完成被测试巷道节段的地质雷达探测过程，并对被测试巷道节段的地质雷达探测结果进行记录；
[0058]所述被测试巷道节段的地质雷达探测结果包括该巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮的围岩稳定状况、是否存在空洞14以及所存在空洞14的位置和结构；
[0059]步骤三、综合分析判断:结合步骤201中被测试巷道节段内所有钻孔2的单孔测试结果和步骤202中得出被测试巷道节段的地质雷达探测结果，对被测试巷道节段的围岩稳定性进行确定，完成被测试巷道节段的围岩稳定性联合测试过程；
[0060]步骤四、按照步骤一至步骤三中所述的方法，对下一个巷道节段进行围岩稳定性联合测试；
[0061]步骤五、多次重复步骤四，直至完成煤矿井下巷道I的围岩稳定性联合测试过程。
[0062]本实施例中，所述钻孔2布设在煤矿井下巷道I的顶板或巷道帮上的煤岩体上。
[0063]本实施例中，步骤2011中进行钻孔窥视时，先将钻孔窥视仪3从被测试钻孔2的孔口移动至孔底，再将钻孔窥视仪3从被测试钻孔2的孔底移动至孔口 ；所述钻孔窥视仪3移动过程中，同步获取被测试钻孔2内壁各位置处的图像信息；对被测试钻孔2内壁的围岩裂隙发育程度进行判断时，根据被测试钻孔2内壁各位置处的图像信息，对被测试钻孔2内壁各位置处的围岩破碎情况以及是否存在裂隙和所存在裂隙的数量、位置、宽度、延伸方向与长度进行判断。
[0064]根据被测试钻孔2内壁各位置处的图像信息，能判断出钻孔2的内壁是否有损伤和坍塌现象，同时对钻孔2的内壁(即孔壁)上所存在的裂隙进行相关煤岩体受力状况分析。
[0065]实际操作过程中，将钻孔窥视仪3从被测试钻孔2的孔口移动至孔底和从孔底移动至孔口过程中的图像信息进行对比，能对钻孔2的内壁(即孔壁)上所存在的裂隙进行相关煤岩体受力状况分析:若孔壁所受的应力较大，则其受应力的破坏就严重，相应会出现坍塌等现象，即可清楚表明钻孔2处煤岩体的破坏程度。
[0066]本实施例中，步骤201中进行单孔测试时，按照钻孔2的布设位置，由后向前对多组所述钻孔2分别进行单孔测试；待上一组所述钻孔2的三个所述钻孔2均完成单孔测试后，再对下一组所述钻孔2进行单孔测试；每组所述钻孔2中三个所述钻孔2的单孔测试结果组成该组钻孔2所处位置 处的围岩稳定性分区测试结果；步骤201中完成被测试巷道节段上所有钻孔2的单孔测试后，获得被测试巷道节段上多个不同位置处的围岩稳定性分区测试结果；
[0067]步骤202中所述被测试巷道节段的地质雷达探测结果为被测试巷道节段的围岩稳定性整体测试结果；
[0068]步骤三中进行综合分析判断时，根据步骤202中得出的被测试巷道节段的围岩稳定性整体测试结果，并结合步骤201中得出的被测试巷道节段上多个不同位置处的围岩稳定性分区测试结果，对被测试巷道节段的围岩稳定性进行确定。
[0069]本实施例中，所述钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4均安装在长度可调的伸缩臂8上，所述伸缩臂8安装在平移小车7上；所述水平车架前侧安装有一个平移轨道9，所述平移轨道9上安装有一个能沿平移轨道9前后移动的滑移座10，所述伸缩臂8底部安装在滑移座10上。
[0070]步骤一中每组所述钻孔2中的三个所述钻孔2均布设在同一竖直面上且三者均位于煤矿井下巷道I的横断面上。
[0071]步骤二中进行围岩稳定性联合测试时，推动平移小车7沿被测试巷道节段由后向前移动，所述平移小车7移动至一组所述钻孔2布设位置时，通过在平移轨道9上移动滑移座10对伸缩臂8的位置进行调整，并对该组所述钻孔2中的三个所述钻孔2分别进行单孔测试；对任一个钻孔2进行单孔测试时，先将伸缩臂8移动至该钻孔2的孔口外侧，再利用伸缩臂8将钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4从被测试钻孔2的孔口移动至孔底，再将钻孔窥视仪3和松动圈测试仪4从被测试钻孔2的孔底移动至孔口，便完成一个钻孔2的单孔测试过程；并且，所述平移小车7在被测试巷道节段内由后向前移动过程中，通过地质雷达探测仪5由后向前对被测试巷道节段的顶板、底板和左右两侧巷道帮进行扫描。
[0072]本实施例中，所述巷道节段的长度为40m?10m ;步骤一中所述钻孔2的深度不大于15m，前后相邻两组所述钻孔2之间的间距为2m?Sm。
[0073]实际进行测试时，可根据具体需要，对所述巷道节段的长度、所述钻孔2的深度和前后相邻两组所述钻孔2之间的间距进行相应调整。
[0074]本实施例中，步骤202中所述空洞14为采空区或含水区。
[0075]本实施例中，所述煤矿井下巷道I为煤矿掘进巷道或采煤工作面用巷道。
[0076]实际进行测试时，由后向前对所述煤矿掘进巷道进行掘进过程中或者采煤过程中，采用步骤一至步骤五中所述的方法，由后向前对所述煤矿掘进巷道或对采煤工作面前方的采煤工作面用巷道进行巷道围岩稳定性联合测试。
[0077]本实施例中，步骤2012进行围岩松动测试时，所述松动圈测试结果为声波传播速度(即波速)随被测试钻孔2的深度变化的曲线。其中，波度值越大，围岩稳定性越好。
[0078]综上，围岩稳定性测试完成后，对钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5的测试结果进行汇总并综合分析。其中，松动圈测试仪4的松动圈测试完成了以钻孔2为中心的巷道围岩松动程度的探测，钻孔窥视仪3直观展示了钻孔2内裂隙的发育程度并验证了松动圈测试仪4的结果，最后地质雷达探测仪5对巷道顶板、底板和左右两侧巷道帮进行了全方位无缝扫描，相应得出该巷道节段各位置处的围岩稳定性。
[0079]实际使用过程中，首先通过钻孔窥视仪3并利用钻孔2，对被测试钻孔I内壁的裂隙发育程度进行测试，并能判断钻孔2的内壁是否有损伤和坍塌现象，同时对钻孔2的内壁上所产生的裂隙进行相关煤岩体受力状况分析；其次，采用松动圈测试仪4对以2钻孔为中心一定范围内巷道围岩的松动程度进行测试；最后，采用地质雷达探测仪5对巷道顶板、底板和两侧巷道帮进行全方位无缝扫描，掌握巷道围岩深部(O?30m)内的围岩质量，明晰巷道围岩中采空区、含水区的确切位置，为后续的巷道支护及工作面开采提供支撑。所述钻孔窥视仪3、松动圈测试仪4和地质雷达探测仪5的测试结果互为补充，实现对煤矿井下巷道I的围岩稳定性进行从表面到深部的全断面及全长探测，因而能对煤矿井下巷道I的围岩稳定状况进行准确辨析，继而能准确预测预报煤矿井下巷道I煤岩体的赋存情况。总体来说，首先通过钻孔窥视仪3揭示巷道围岩钻孔孔壁裂隙的发育程度；其次，通过松动圈测试仪4探测巷道围岩裂隙以钻孔2为中心的发育范围，即松动圈半径；最后，通过地质雷达探测仪5探测巷道围岩结构中空洞14等其它结构的位置，实现巷道钻孔2、松动圈半径和全断面的大范围、长距离无缝综合探测。
[0080]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:包括控制主机￠)、对煤矿井下巷道(I)顶板或巷道帮上钻取的钻孔(2)内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪(3)、对钻孔(2)周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪(4)和对煤矿井下巷道(I)的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪(5)，所述钻孔窥视仪(3)、松动圈测试仪(4)和地质雷达探测仪(5)均与控制主机(6)相接。2.按照权利要求1所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述钻孔窥视仪⑶、松动圈测试仪⑷和地质雷达探测仪(5)与控制主机(6)之间均通过电缆进行连接。3.按照权利要求1或2所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述钻孔窥视仪(3)为能在钻孔(2)内部进行360°旋转的光学钻孔窥视仪。4.按照权利要求1或2所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:还包括平移小车(7)和安装在平移小车(7)上且长度可调的伸缩臂(8)，所述钻孔窥视仪(3)和松动圈测试仪(4)均安装在伸缩臂(8)上；所述地质雷达探测仪(5)和控制主机(6)均安装在平移小车(7)上。5.按照权利要求4所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述平移小车(7)包括水平车架和安装在所述水平车架底部的多个行走轮，所述地质雷达探测仪(5)和控制主机(6)均安装在所述水平车架上。6.按照权利要求5所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述地质雷达探测仪(5)安装在所述水平车架的后侧上方。7.按照权利要求5所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:还包括一个安装在所述水平车架前侧的平移轨道(9)和能沿平移轨道(9)前后移动的滑移座(10)，所述滑移座(10)安装在平移轨道(9)上，所述伸缩臂(8)底部安装在滑移座(10)上；所述平移轨道(9)沿所述车架的横向宽度方向布设且其横截面为倒凹字形，所述平移轨道(9)由一个位于所述水平车架上部的水平轨道和两个分别位于所述水平轨道左右两侧下方的竖向轨道连接而成，所述水平轨道和两个所述竖向轨道均布设在同一竖直面上。8.按照权利要求7所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述伸缩臂⑶底部与滑移座(10)之间以铰接方式进行连接，所述滑移座(10)上装有供伸缩臂(8)底部安装的铰接座(11);所述滑移座(10)上安装有对伸缩臂(8)与滑移座(10)之间的夹角进行调节的调节结构，所述调节结构为液压缸(12)，所述液压缸(12)的缸体底部以铰接方式安装在滑移座(10)上且其活塞杆顶端以铰接方式安装在伸缩臂(8)上。9.按照权利要求4所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述伸缩臂(8)包括伸缩杆(8-1)和多个由内至外同轴套装在伸缩杆(8-1)上的伸缩套筒(8-2)，所述钻孔窥视仪⑶和松动圈测试仪⑷均安装在伸缩杆(8-1)上。10.按照权利要求9所述的一种巷道围岩稳定性联合测试装置，其特征在于:所述钻孔窥视仪(3)安装在伸缩杆(8-1)顶端，所述松动圈测试仪(4)底部设置有支座(4-1)，所述支座(4-1)与伸缩杆(8-1)之间通过紧固螺栓(13)进行连接，所述伸缩杆(8-1)上开有多个供紧固螺栓(13)安装的螺栓安装孔(16)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种巷道围岩稳定性联合测试装置，包括控制主机、对煤矿井下巷道顶板或巷道帮上钻取的钻孔内壁的围岩裂隙发育程度进行测试的钻孔窥视仪、对钻孔周侧围岩进行松动圈测试的松动圈测试仪和对煤矿井下巷道的顶板或巷道帮上的围岩稳定状况进行测试的地质雷达探测仪，所述钻孔窥视仪、松动圈测试仪和地质雷达探测仪均与控制主机相接。本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有单一监测手段存在的精度较低、难以对巷道围岩稳定性进行准确测试的问题。
【IPC分类】G01V11/00
【公开号】CN204649998
【申请号】CN201520364823
【发明人】崔峰, 来兴平, 陈建强, 马洪涛, 金波, 曹建涛, 单鹏飞
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月31日
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