[发明专利]巷道二次支护时机与范围的确定方法

说明书

巷道二次支护时机与范围的确定方法，包括以下步骤：（1）一次支护；（2）选择测试地点；（3）准备工作；（4）布置控制点定位；（5）观测；（6）红外热像图处理；（7）二次支护时间及面积确定；（8）损伤程度确定；（9）支护深度的确定；（10）根据以上方法确定了二次支护范围，然后损伤程度不同，采取补打锚杆或补打锚杆+注浆的手段进行二次支护加强围岩的承载性能。本发明单次可检的面积较大，检测效率较高，红外检测提供热图像能非常直观的显示存在损伤位置、区域面积及损伤程度，配合钻孔窥视仪探测损伤深度，能够准确确定巷道二次支护时机与范围与不同的支护强度。

技术领域

本发明属于巷道掘进技术领域，具体涉及一种巷道二次支护时机与范围的确定方法。

背景技术

开采深度的增加或岩体本身性质，常导致巷道围岩具有较强的流变性，在支护时，采用一次支护往往达不到稳定性要求，通常采用二次支护的方法进行补强。但工程实践表明，二次支护时机与范围很难掌握，二次支护过早，巨大的软岩塑性应变还不能得到充分释放，二次支护强度难以抗拒围岩巨大的塑性变形而产生破坏；二次支护过晚，塑性应变能虽然得到释放，但围岩自身承载能力随之降低，转加到支护体上的载荷将会加大。而如果进行全断面无差别的补强，又会造成材料与时间的大量浪费。

当物体内部存在缺陷时，将改变物体的热传导，使物体表面温度分布产生差别，利用红外成像仪测量它的不同热辐射，可以确定物体的缺陷位置，以达到检测缺陷的目的。钻孔窥视仪利用探头可观测巷道围岩的裂隙发育情况。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种巷道二次支护时机与范围的确定方法，该方法利用红外成像仪检测巷道围岩的表面温度，通过温差确定缺陷位置与损坏程度，辅以钻孔窥视仪确定损坏深度，从而解决二次支护最佳时机与范围的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：巷道二次支护时机与范围的确定方法，包括以下步骤,

（1）一次支护：巷道掘进后，根据巷道围岩性质及所处应力环境，选择合适锚杆、锚索基本支护参数，对巷道围岩顶板及两帮进行一次支护；

（2）选择测试地点：在滞后掘进工作面50m处，选择不受掘进头影响的地方，且周围5m半径范围内巷道没有渗水，风管、水管没有渗漏，温度基本恒定；

（3）准备工作：向选择后的测试地点处的顶板钻孔，在钻孔内安装固定装置，将红外热成像仪放置在固定装置内，调整角度，调整成像距离、角度及焦距，以成像效果最佳为标准；记录温度、风速、位置、拍摄距离、角度；拍摄并记录被测区域红外及可见光图像；

（4）布置控制点定位：由于红外成像测量是非接触式，受镜头光学变形、拍摄角度、拍摄距离和被测表面的形状多方因素的影响，使得测量结果不能真实地反映被测表面的几何位置信息，因此需布置控制点定位；

（5）观测：对巷道底板、两帮及顶板表面进行连续观测，每隔30分钟拍摄红外热像图一张及可见光图像一张，记录温度、风速、位置、拍摄距离、角度；同时监测巷道变形量，当巷道变形量超过巷道允许变形量时，停止观测；

（6）红外热像图处理：由于被测物体表面的发射率难以准确设定，并受环境温度、被测物体温度和视角因素的影响被测表面的温度难以准确测量，为减少巷道表面辐射率差异以及环境因素造成的辐射场不均所带来的影响，突出围岩损伤破坏造成的热辐射变化，以第一张红外图像温度值为起始值，对过程中获得的图像做差值处理，利用差值后的图像进行热辐射温度场的变化分析；

假定拍摄第一张红外图像时，巷道围岩无损伤，认为这个温度值就是红外热像检测时的基准值t，当有温差Δt时，认为巷道围岩已损伤，Δt越大，巷道围岩损伤越严重；

（7）二次支护时间及面积确定：随着巷道围岩应力的不断调整，红外图像升温和降温逐渐明显，以出现剧烈高温辐射之前8小时作为二次支护时间，出现剧烈高温辐射的区域面积作为二次支护面积；