,6/5/2021,#,冲击地压,智,能,监测探,测,新技术,及,装备研究,冲击地压智能监测探测新技术及装备研究,1,目,录,一、随钻,岩,石,强度测,试,技,术,（,测,量岩石,强,度、松,动,圈、冲,击,地压）,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技,术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,四、煤矿,锚,杆,锚索支,护,检测技,术,（支护,质,量评价,、,评估）,五、钻孔,电,视,成像超,前,探测技,术,（岩层,结,构精细,成,像）,六、钻孔,雷,达,超前探,测,技,术,（,地,质构造,精,细探测）,目录一、随钻岩石强度测试技术（测量岩石强度、松动圈、冲击地压,2,国内外研,究,进,展：,在1970年后，法国、加拿大、意大利、美国和日本等国岩体工程研究人员了解到这些钻进参数的仪器随钻,记录，希望能解决岩土工程钻探中一些地层划分难题,。,M.,W.,Gui等在岩土场地勘察中开始用仪器进行钻进参数 测量和地层质量划分。这些钻探工作用于土石界面识别、场地土地基加固、工程场地勘察、硬岩中的软弱煤层、,土体灌水泥浆加固检杳、岩体工程评级、以及探查溶洞等。,山东大学、中国矿业大学、中科院岩土力学研究、香港大学,、,宋振骐院士等。,多功能岩,石,钻,探测,试,系,统,法国岩石,钻,探,测试系统,香港岩石,钻,探,测试系统,一、随钻,岩,石,强度测,试,技术,（,煤,和岩石,物,理力学,性,质测定）,国内外研究进展：多功能岩石钻探测试系统法国岩石钻探测试系统香,3,一种对煤,岩,体,钻孔过,程,中随钻,实,时测量,的,技术。,仪器性能,指,标,：,1,、随钻,测,试,参数,：,钻机转速、钻头扭力、钻杆推进力、钻杆的振,动状态、钻孔角度、钻机输出功率、钻进速率、卡钻、跳钻、钻 孔深度等；,2,、评,价,参,数,：,岩块单轴抗压强度、岩体质量指标、岩体,完,整程度、,岩石坚硬程度、岩体应力状态和间断面等岩石参数；,3、适用,性,：,适用于任何一种锚杆钻机，不需任何改造。,全套产品图,一、随钻,岩,石,强度测,试,技术,（,煤,和岩石,物,理力学,性,质测定）,一种对煤岩体钻孔过程中随钻实时测量的技术。全套产品图一、随钻,4,随钻现场,测,试,图,随钻现场,测,试,图,用途：,适用于矿山,、公,路,、,铁路,、,水,利及,国,防,工程,岩,体,地质,力,学,参数,原,位,测试,，,可,以测,试,评,价煤,岩,体,的,单轴抗压,强,度,、岩,体,质,量指,标,、,岩体,完,整,程度,、,岩,石坚,硬,程,度、,岩,体,石应,力,状,态和,间,断,面等,参,数,；为,确定围岩,支,护,参数,、,围,岩分,级,、,分析,围,岩,稳定,性,提,供服,务,。,一、随钻,岩,石,强度测,试,技术,（,煤,和岩石,物,理力学,性,质测定）,随钻现场测试图随钻现场测试图用途：一、随钻岩石强度测试技术（,5,微震与电,磁,耦,合现象,1、煤岩材料的破裂一般呈张拉或剪切形,式,.煤岩体的裂纹扩展时，处于裂纹尖端表面区域 中在应力诱导极化作用下积聚大量正负电荷，裂纹尖端表面区域的扩展运动、电荷的迁移过程 以及破坏停止后正负电荷的快速中和过程均会伴随电磁辐射效应。煤体中应力越高，变形破裂 过程越强烈，电磁辐射信号越强，其主频带也越高；这就是煤岩变形破坏产生微震的同时伴随 着电磁辐射。,2、突水的上升运动会引起大地的自然电场的变化。,3,、张衡号电磁卫星监测地震区域的电磁场变化来预测地震的机理。,基于上述,物,理,现象，,武,强院士,首,次提出,了,微震与,电,磁耦合,的,煤矿突,水,监测预,报,系统。,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,微震与电磁耦合现象二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突出监测技术,6,微震与电,磁,耦,合监,测,系,统结,构,图,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,微震与电磁耦合监测系统结构图二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突,7,矿用微震,电,磁,采集分,站,：,采用基于嵌入式,有,12,通,道A/D,转换,的ARM,计 算机而设计，通过本安信号隔离模块远端对 矿用微震电磁检波器实现实时、连续的数据 采,集,。信号线与接收微震及电磁传感器连接。分站通过光纤与地面服务器连接并传输数据 至服务器。,微震与电,磁,耦,合监,测,分,站,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,矿用微震电磁采集分站：微震与电磁耦合监测分站二、煤矿冲击地压,8,震动传感,器,电磁传感器,震动传感器和电磁传感器的频带复盖了声发射、微震、矿震及地音各阶段的振,动和电磁辐射信号，可以完全可以实现声发射监测、冲击地压监测、地音监测及相 应的电磁辐射监测。,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,震动传感器电磁传感器二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突出监测,9,微震电磁,监,测,数据,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,微震电磁监测数据二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突出监测技术介,10,微震电磁,监,测,数据,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,微震电磁监测数据二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突出监测技术介,11,微震电磁,监,测,数据,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,微震电磁监测数据二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突出监测技术介,12,微震电磁,监,测,数据,二、煤矿,冲,击,地压、,煤,与瓦斯,、,水突出,监,测技术,介,绍,（被,动,监测）,微震电磁监测数据二、煤矿冲击地压、煤与瓦斯、水突出监测技术介,13,存储分布,式,槽波仪的几个问题：,1,、准确的时间同步功能；,2,、精准的放炮触发功能；,3,、高灵敏抗干扰检波器。,优点：,1、工,作方,便,；,2、工,作速,度,快；,3、检,波器,数,量任意,选,配。,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,存储分布式槽波仪的几个问题：三、煤矿地质构造弹性波（CT）技,14,1,、槽波地震勘探是用槽波探查采煤工作面小断层或其它地质异常的一种地球物理勘探方法，,是地震勘探的一个分支。,2,、,槽波地震勘探具有仅在煤层传播、探测距离大、精度高、抗电子干扰能力强、波形特征较 易于识别以及最终成果直观的特点。目前工程应用来看，对构造方面的探测，明显优于其他物探,方法。,3,、槽波勘探可应用于探查工作面内或前方的断层、其它构造、煤厚分布、薄煤带、陷落柱、,瓦斯富集区、高地应力区、突水区等探测。,4,、槽波勘探主要方式有透射法和反射法探测。透射法主要探测工作面内部的异常情况；反射 法主要探测巷道外侧向的异常情况；,5、槽波地震数据处理系统可处理煤矿井下槽波透射法和反射法探测的数,据,。,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,1、槽波地震勘探是用槽波探查采煤工作面小断层或其它地质异常的,15,1、煤矿,井,下,地震,波,超,前探测,地震波在地质构造探测中使用较多，的反射法、透射法、瑞利波法（槽波）等，煤矿巷道由于,煤层地震波速较低，易产生瑞利波，对探测资料分析更加复杂。,巷道地震,超,前,探测布,置,示意图,及,探测地,震,波数据图,单点地震,探,测,及探,测,地,震波,数,据,图,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,1、煤矿井下地震波超前探测巷道地震超前探测布置示意图及探测地,16,巷道前,方,135,米左,右,有含水,体,较严重,某煤矿巷,道,TSEP,超,前探,测,结,果图,利用纵波,和,横,波分,离,，,单独,独,立,分析,方,法,得到,的,探,测效,果,，,经开,挖,证,实效,果,很,好,震电反应的含,水,体的位置与横,波探测构造位置重合得相当好,震电反应的含,水,体的位置与纵,波探测构造位置略有些差异,巷道迎头面,巷道迎头面,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,巷道前方135米左右有含水体较严重某煤矿巷道TSEP超前探测,17,槽波探测,施,工,布置示,意,图,2、煤矿,地,质,构造槽,波,（C,T,）,技术介绍,槽波探,测,数,据,图,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,槽波探测施工布置示意图2、煤矿地质构造槽波（CT）技术介绍槽,18,三、煤矿,地,质,构造弹,性,波,（CT）,技术,介,绍,（主,动,探测、,监,测）,槽波探,测,陷,落,柱,效果,图,三、煤矿地质构造弹性波（CT）技术介绍（主动探测、监测）槽波,19,锚杆（索,）,支,护实图,锚杆（索,）,支,护示意,实,图,四、煤矿,锚,杆,锚索支,护,检测技,术,（支护,质,量评价,、,评估）,锚杆（索,）,支,护,结,构,示,意,实,图,锚杆（索,）,锚,固力拉,拔,仪图,锚杆（索,）,拉,拔,试,验,示,意图,传统的测,力,方,法,测力扳手图,锚杆（索,）,液,压,测,力,计,图,锚杆（索）支护实图锚杆（索）支护示意实图四、煤矿锚杆锚索支护,20,矿用锚,杆,(,索,),检测,技,术,无损检测,新,技,术：,1,、锚杆（索）长度检测；,2,、锚固长度检测；,3,、锚杆锚,固,(拉,拔,)力检测；,4、锚杆（索）初始,预,(紧)应力检测；,5,、锚杆（索）所受轴向工作载荷检测；,6,、锚杆（索）围岩支护系统安全评估。,传统的检,测,技,术：,1,、锚杆（索）长度检测,：,施工后无法检,测,；,2,、锚固长度,：,无法检,测,；,3,、锚固力检测：拉拔；,4,、预紧力：扳手或安装液压枕；,5,、工作载荷检测：扳手或安装液压枕。,矿用锚杆,（,索,）,无,损,检,测仪,四、煤矿,锚,杆,锚索支,护,检测技,术,（支护,质,量评价,、,评估）,矿用锚杆(索)检测技术无损检测新技术：1、锚杆（索）长度检测,21,特,点：,1、无损测试，不破坏锚杆锚索的锚固效果、预应力及工作载荷；,2、可测试任何一根锚杆锚索的长度,、,锚固力、预应（紧）力、工作载,荷,，对锚杆锚索不需 另做任何处理；,3、可长期监测任何一根锚杆锚索的工作载荷的变化，可用来评定锚杆锚索运行状态下所受 载荷状况及锚杆锚索支护系统的安全性；,4、测试方便，直接显示锚杆锚索的极限锚固力、预应力和工作载荷值；,5、测试速度快，几分钟能完成一根测试；,6、测试精度高，长度检测精,度,95%，力检测精,度,92%,以上；,7、设备操作简便快捷、重复性好，人为影响因素少；,8、自动生成测试报告。,四、煤矿,锚,杆,锚索支,护,检测技,术,（支护,质,量评价,、,评估）,特 点：四、煤矿锚杆锚索支护检测技术（支护质量评价、评估）,22,锚杆锚索,长,度,检测,原,理,弹性,波,反射法：,锚杆锚索与围岩锚固好后，锚杆锚索的锚固段,形成一个弹性波阻抗界面，在锚杆锚索的外端安装,一响应传感器并在外端激励一弹性波振动信号，此 激励弹性波首先被响应传感器接收到；弹性波同时 沿着锚杆锚索传播，当遇到锚固界面和锚杆锚索底 端时，产生反射回波信号，通过对信号进行处理和 分析，可以确定锚杆锚索的有效长度、锚固长度和 锚杆锚索总长度。,长度检测,波,形,合成示,意,图,力锤敲击后响应信号,锚固开始位置反射信号 锚固结束位置反射信号,上面,3,个信号叠加后信号,四、煤矿,锚,杆,锚索支,护,检测技,术,（支护,质,量评价,、,评估）,锚杆锚索长度检测原理弹性波反射法：锚杆锚索与围岩锚固好后，,23,锚杆长度,实,测,波形图,锚杆长度,现,场,测试图,四、煤矿,