本發(fā)明涉及一種測(cè)鉆孔變形實(shí)驗(yàn)方法，特別是涉及一種用于煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦實(shí)驗(yàn)設(shè)備也得到了充分的發(fā)展，各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備層出不窮，實(shí)驗(yàn)條件也得到了極大的改善，進(jìn)行各種煤礦實(shí)驗(yàn)也比較便利。監(jiān)測(cè)煤礦鉆孔變形，可以很好的反映在煤層開采過程中的煤體變形量，以及開采過程中煤層的安全開采提供了數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。目前研究煤礦安全生產(chǎn)過程中的鉆孔變形不能夠有效的檢測(cè)，大多在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的尺度上進(jìn)行，而這一過程存在很大的人為因素和偶然誤差，且運(yùn)輸過程會(huì)對(duì)煤巖性質(zhì)有較大的影響，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也會(huì)帶來一定的誤差，從而導(dǎo)致室內(nèi)實(shí)驗(yàn)無法很好的反映煤層開采過程中的鉆孔變形，因此有必要設(shè)計(jì)一種可以在煤層開采現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法，以更好的為煤礦安全開采提供數(shù)據(jù)和理論支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決煤礦開采過程中，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)無法監(jiān)測(cè)深部鉆孔變形的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，主要包括pe管，鉆孔窺視儀，標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度，后續(xù)圖形處理程序。通過該實(shí)驗(yàn)方法得到煤礦現(xiàn)場(chǎng)開采過程中鉆孔變形的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

所述鉆孔布設(shè)于煤層開采的過程中的進(jìn)風(fēng)巷中，鉆孔深度21m左右，鉆孔直徑在90mm，鉆孔距離底板高度1.2m。

進(jìn)一步地，準(zhǔn)備好21m左右的pe管，分成3段，管外徑80mm，在每段pe管的頂頭的內(nèi)表面平行圓周貼上標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度，長(zhǎng)度為50mm。pe管具有一定的抗壓，而且具有較好的彈性，當(dāng)遇到外界壓力時(shí)，容易產(chǎn)生變形，卻不容易破壞，從而可以用于記錄檢測(cè)鉆孔變形。

進(jìn)一步地，在鉆孔鉆進(jìn)過程中，時(shí)時(shí)將pe管伸入鉆孔中，相鄰管之間間距0.1m。不同的深度的pe管中的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度，用以監(jiān)測(cè)不同鉆孔深度的鉆孔變形。

進(jìn)一步地，在pe管和鉆孔之間的空隙中進(jìn)行注漿，這樣可以保證鉆孔與pe管外表面有良好的接觸，從而保證pe管可以真實(shí)的反應(yīng)鉆孔變形量。

進(jìn)一步地，在煤層開采過程中，每日用鉆孔窺視儀伸進(jìn)pe管中，在不同深度的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度處對(duì)pe管的內(nèi)表面拍照。

進(jìn)一步地，用matlab對(duì)鉆孔窺視儀拍的圖片進(jìn)行后處理，將pe管的內(nèi)表面邊緣沿邊緣展開成線，量測(cè)該線的長(zhǎng)度為l1。

進(jìn)一步地，用matlab對(duì)鉆孔窺視儀拍的圖片進(jìn)行后處理，將pe管的內(nèi)表面的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度沿邊緣展開成線，量測(cè)該線的長(zhǎng)度為l2。

進(jìn)一步地，通過比例尺計(jì)算可以得到pe管的內(nèi)表面邊緣的真實(shí)長(zhǎng)度l3，計(jì)算公式為l3＝l1*50/l2(mm)。

進(jìn)一步地，通過計(jì)算本次計(jì)算長(zhǎng)度與上一次計(jì)算長(zhǎng)度的差值可以計(jì)算出相應(yīng)深度的鉆孔變形長(zhǎng)度，從而測(cè)得鉆孔應(yīng)變。

所述的一種煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲得鉆孔內(nèi)壁的窺視圖，通過圖片處理技術(shù)計(jì)算得到鉆孔變形量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

本發(fā)明方法為原位實(shí)驗(yàn)方法，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)即可完場(chǎng)，不僅節(jié)省了人力、物力和財(cái)力，而且避免了大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備所帶來的各種誤差，實(shí)驗(yàn)周期短，合理經(jīng)濟(jì)。

本發(fā)明方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，可以同時(shí)進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，且能夠真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)煤層開采過程中，鉆孔的時(shí)時(shí)環(huán)向變形量，可準(zhǔn)確采集獲取鉆孔應(yīng)變和煤巖體變形量，為煤礦安全繩廠提供理論基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，使用范圍廣，具有廣泛的適用性。

本發(fā)明方法使得鉆孔處于開挖煤層中，更加符合煤層開采過程中的應(yīng)力路徑，更能真實(shí)的反應(yīng)開挖過程中的鉆孔環(huán)向變形量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明方法的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、煤巖體，2、煤體鉆孔，3、pe管，4、標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度，5、注漿區(qū)，6、鉆孔窺視儀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

如圖一所示，本發(fā)明為用于煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，主要有煤體鉆孔2、pe管3、標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度4、注漿區(qū)5和鉆孔窺視儀6組成。首先在進(jìn)風(fēng)巷的煤巖邊幫1打一個(gè)長(zhǎng)度21m、孔徑90mm的鉆孔2。準(zhǔn)備三段長(zhǎng)度為7m、外徑為80mm的pe管3，該pe管具有一定的抗壓，而且具有較好的彈性，當(dāng)遇到外界壓力時(shí)，容易產(chǎn)生變形，卻不容易破壞，從而可以用于記錄檢測(cè)鉆孔變形。在pe管的前端的內(nèi)表面，貼上標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度4，長(zhǎng)約50mm。準(zhǔn)備鉆孔窺視儀6，用以鉆孔窺視獲取標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度處的鉆孔圖像。準(zhǔn)備好水泥漿，用以在注漿區(qū)5進(jìn)行注漿，確保鉆孔與pe管外表面有良好的接觸，從而保證pe管可以真實(shí)的反應(yīng)鉆孔變形量。

首先在回采巷道的進(jìn)風(fēng)巷的煤巖邊幫1上，距離底板高度約為1.2m處，打一個(gè)深度為21m，孔徑90mm的鉆孔2。準(zhǔn)備好長(zhǎng)度為7m、外徑為80mm的pe管3，在每段pe管的頂頭的內(nèi)表面平行圓周貼上標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度4，長(zhǎng)度為50mm。在打鉆過程中時(shí)時(shí)將pe管裝入鉆孔中，相鄰pe管間距10mm。pe管全部裝配完成后，為確保pe管和鉆孔壁之間有良好的接觸，在pe管外表面3和鉆孔2壁之間的注漿區(qū)5進(jìn)行注漿。待漿液凝固后，開始對(duì)pe管3的管徑變化進(jìn)行檢測(cè)。在煤層開采過程中，每日用鉆孔窺視儀6伸進(jìn)pe管中，在不同深度的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度4處對(duì)pe管3的內(nèi)表面拍照。然后將鉆孔窺視儀中的圖片導(dǎo)出，用matlab對(duì)鉆孔窺視儀拍的圖片進(jìn)行后處理，將pe管的內(nèi)表面邊緣沿邊緣展開成線，量測(cè)該線的長(zhǎng)度為l1。用matlab對(duì)鉆孔窺視儀拍的圖片進(jìn)行后處理，將pe管的內(nèi)表面的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度沿邊緣展開成線，量測(cè)該線的長(zhǎng)度為l2。通過比例尺計(jì)算可以得到pe管的內(nèi)表面邊緣的真實(shí)長(zhǎng)度l3，計(jì)算公式為l3＝l1*50/l2(mm)。通過計(jì)算本次計(jì)算長(zhǎng)度與上一次計(jì)算長(zhǎng)度的差值可以計(jì)算出相應(yīng)深度的鉆孔變形長(zhǎng)度，從而測(cè)得鉆孔應(yīng)變。

本發(fā)明方法可以根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)條件做出調(diào)整，而且可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)研究需要監(jiān)測(cè)不同時(shí)刻不同深度的鉆孔應(yīng)變。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法。在煤層開采的進(jìn)風(fēng)巷中打一個(gè)深度21m，孔徑為90mm的鉆孔，距離底板高度1.2m。在打鉆過程中，將帶有標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度的PE管時(shí)時(shí)裝配到鉆孔中。在鉆孔和PE管外表面中進(jìn)行注漿。在煤層開采過程中，每日用鉆孔窺視儀伸進(jìn)PE管中，在不同深度的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度處對(duì)PE管的內(nèi)表面拍照。用matlab對(duì)所拍的圖片進(jìn)行后處理，將PE管的內(nèi)表面邊緣和標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度分別沿邊緣展開成線，量測(cè)這兩條線的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2。通過比例尺計(jì)算可以得到PE管的內(nèi)表面邊緣的真實(shí)長(zhǎng)度L3。通過計(jì)算L3的變化，從而測(cè)得鉆孔應(yīng)變的變化。從而可以實(shí)現(xiàn)煤礦鉆孔變形監(jiān)測(cè)，為煤礦安全分析提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解決了實(shí)驗(yàn)室模擬研究不能反映煤礦真實(shí)環(huán)境條件的弊端。

技術(shù)研發(fā)人員：周宏偉;任偉光;王路軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.12
技術(shù)公布日：2017.10.20