[发明专利]一种利用钻机运行参数原位实时确定岩体损伤状态的方法

摘要

本发明公开了一种利用钻机运行参数原位实时确定岩体损伤状态的方法，属于煤矿巷道掘进、工作面回采等领域中实时确定围岩岩体损伤状态的方法。确定岩体损伤状态的方法：第一步，获取钻机运行参数，包括旋转压力P1、给进压力P2、旋转速率ω、钻进速率v。第二步，然后利用上述参数计算两个无量纲的指标π1与π2；第三步，利用钻孔摄像或钻孔声波测试方法测试数个钻孔，获得这些钻孔不同深度处的岩体损伤状态，确定不同位置的岩体损伤状态指标I_D；第四步，利用π1与π2作为输入，I_D作为输出，训练神经网络，建立I_D与π1与π2的关系；第五步，基于上述神经网络，在钻机的钻进过程中根据π1与π2实时确定I_D，从而实时确定岩体的损伤状态。

主权项

1.一种利用钻机运行参数原位实时确定岩体损伤状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将压力变送器串联入液压钻机的旋转马达的输入油路，测量钻机的旋转压力P1；将压力变送器串联入液压钻机的给进油缸的输入油路，测量钻机的给进压力P2；利用霍尔转速传感器测试钻杆的旋转速率ω；利用拉线位移传感器测试钻杆的钻进速率v；/n步骤2，然后利用步骤1获取的旋转压力P1、给进压力P2、旋转速率ω以及钻进速率v确定压力指标π1与转速指标π2，其公式如下：/nπ1＝P1/P2/nπ2＝(d×ω)/v；/n其中，d表示钻孔直径；/n步骤3，利用钻孔摄像或钻孔声波测试方法测试数个钻孔，获得这些钻孔不同深度处的岩体损伤状态，确定不同位置的岩体损伤状态指标I_D；/n利用钻孔摄像确定岩体损伤状态指标I_D时，以孔壁可见裂纹数目作为岩体损伤评价参数；设岩体没有损伤时的裂纹数为n1，岩体损伤较大失去承载能力时的裂纹数为n2，则I_D＝(n2-n)/(n2-n1)，n表示孔壁可见裂纹数目；/n利用钻孔声波测试确定岩体损伤状态指标I_D时，以岩体中的波速作为岩体损伤评价参数；设岩体没有损伤时的波速为V_w1，岩体损伤较大失去承载能力时的波速为V_w2，则I_D＝(V_w-V_w2)/(V_w1-V_w2)，V_w表示岩体中的波速；/n步骤4，通过步骤1-3获取训练样本，利用训练样本中的π1与π2作为输入，I_D作为输出，采用多参数输入单参数输出模型对π1、π2、I_D进行训练，建立I_D与π1与π2的关系；/n步骤5，在钻机的钻进过程中通过步骤1-2实时获取压力指标π1与转速指标π2，将实时获取的压力指标π1与转速指标π2导入步骤4中训练好的多参数输入单参数输出模型中实时确定I_D，从而实时确定岩体的损伤状态。/n