[发明专利]利用爆破作业震动波检测巷道群围岩稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及巷道群爆破开挖时的围岩稳定性监测方法。

背景技术

目前，在地下巷道群的施工中，往往分先后顺序施工，在施工后面的巷道时必然影响在前施工完的巷道。因为施工过程中的爆破地震波，对岩体中的已有节理和裂隙，会产生很强的劣化作用，加剧围岩的破裂，因而会影响临近巷道围岩稳定性。所以在后期爆破施工中必须对必须对在前施工完的巷道进行检测，以便控制爆破震动效应。

目前的巷道围岩稳定性监测方法，主要是位移监测，例如顶板的位移。测量位移的方法很多，常见的是收敛计，此外也有利用红外、激光测试仪器的。但它们基本上是用在巷道静荷载的工况，不适合爆破的情形。因为爆破时候产生的震动，会影响到这些量测仪器自身的工作。另外，也有间接的测量方法，例如微地震方法。但是微地震方法是一种被动的测试方法，要等待微地震事件发生，再就是微地震发生的位置、信号的强弱是随机的，难以人为干预，这对测量结果有很大的影响。利用微地震对巷道进行稳定判断的判据往往也难以确定，不同岩石差异很大。

利用巷道群中不同地点的爆破作业，来判定其周围巷道围岩的稳定，可以充分利用爆破作业的震动能量信号，时间短、简单方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种巷道群围岩稳定检测方法，通过某一个正在施工的巷道的爆破地震波作为检测信号源，检测在前施工完的巷道的稳定。

本发明提供的巷道群围岩稳定检测方法是：

第一步：首先选择测点，要求所选择围岩应当是牢固的，不是浮石；在待监测的巷道内底板的一侧或者巷道的边帮，设置n个地震监测点，n≥5，测点间距为10-20米，依次称为第一测点、第二测点......以此类推，要求第一、二测点设在需要重点监测的区域之外，其他测点设置在需要重点监测的区域内；在每个测点围岩的表面上用石膏或者速凝水泥紧固粘接速度传感器，在待监测的巷道中布置爆破地震监测仪器；然后将所有速度传感器的信号线与爆破地震监测仪器相连；

第二步：用拉皮尺或者全站仪测量各个地震监测点的位置坐标，计算得到各个相邻监测点之间的距离；

第三步：临近巷道进行爆破作业时，首先打开设置在待监测巷道的爆破地震监测仪器，待爆破时，各爆破地震监测点会被触发，并记录监测点的震动波形，拾取、记录各个测点的地震信号；

第四步：对不同测点得到的波形进行分析运算，可以得到波形峰值到达不同测点的时间差，利用相邻测点的距离和时间差，得到地震波在待测巷道围岩中相邻测点之间传播的视速度，视速度计算方法如下：

第4.1步：对各个测点得到的地震信号进行运算，分析地震波波峰值到达不同地震监测点的时间，进一步可以得到爆破地震波峰值到达各个监测点的时间差；

第4.2步：利用相邻测点的距离和爆破地震波峰值到达相邻测点的时间差，得到地震波在待测巷道围岩中各个相邻监测点之间传播的视速度V，即：第2测点与第1测点之间的视速度为V₁，第3测点与第2测点之间的视速度为V₂，第4测点与第3测点之间的视速度为V₃，以此类推直到V_n-1，n为测点的个数；

第五步：以V₁为基准，分别计算视速度V₂、V₃......V_n-1分别相对于V₁下降的百分比绝对值a；

第六步：进一步分析监测数据，计算围岩的质点震动频率品质因子变化，从而对待测巷道的围岩质量做进一步判断和分析，具体方法如下：

第5.1步：对不同测点的震动信号进行傅里叶分析，计算其频域内震动的变化，也就是不同测点的卓越频率；

第5.2步：利用不同测点的卓越频率，计算相邻测点岩体的品质因子Q，即：第2测点与第1测点之间的品质因子为Q₁，第3测点与第2测点之间的品质因子为Q₂，第4测点与第3测点之间的品质因子为Q₃，以此类推直到Q_n-1，n为测点的个数；

第七步：以Q₁为基准，分别计算品质因子Q₂、Q₃......Q_n-1分别相对于Q₁下降的百分比值绝对值b；

第八步：利用围岩中各相邻测点之间的a和b值，作为各相邻测点所在的围岩段质量下降的判定指标，判断处于重点监测区域的不同测点间各段巷道围岩的稳定情况；判定标准如下：