[发明专利]一种煤矿风化破碎富水围岩注浆加固效果检测方法

权利要求书

1.一种煤矿风化破碎富水围岩注浆加固效果检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定注浆临界岩体完整性指标RQD0值、注浆临界单轴抗压强度值P0、加固效果达标值D0＝F(P0,RQD0)；

步骤2：采用岩体强度及完整性随钻探测方法，获取风化破碎围岩注浆前岩体单轴抗压强度值P前，注浆前岩体完整性指标RQD前，分别对注浆前岩体单轴抗压强度值P前和注浆临界单轴抗压强度值P0，注浆前岩体完整性指标RQD前和注浆临界RQD0值进行比较，当P前P0,或RQD前RQD0时，采用注浆加固工艺对风化破碎围岩进行注浆，注浆后执行步骤3；当P前P0,或RQD前RQD0时，则不予注浆；

步骤3：对注浆后稳定的注浆段围岩，再次采用岩体强度及完整性随钻探测方法，快速获取注浆后岩体单轴抗压强度值P后、注浆后岩体完整性指标RQD后；

步骤4：计算岩体强度强化率P′，即：注浆后的岩体单轴抗压强度的提高值与注浆前的岩体单轴抗压强度的比值；计算公式为：

计算岩体完整性提高率RQD′，即：岩体完整性指标RQD的提高值与注浆前岩体完整性指标RQD前的比值；计算公式为：

计算加固效果值D，该值与岩体强度强化率P′、岩体完整性提高率RQD′密切相关，可用函数关系式表示为D＝F(P′,RQD′)；

步骤5：采用钻孔电视法及电法探测组合成像观测法对注浆效果进行比较，当加固效果值D大于加固效果达标值D0，注浆后岩体完整性指标RQD后值大于注浆临界RQD0值，注浆后岩体单轴抗压强度值P后大于注浆临界单轴抗压强度值P0时，注浆合格，若有一个因素不满足则进行补浆作业，补浆作业完成后采用钻孔电视及电法探测组合成像观测法对注浆效果进行比较，直至满足上述条件；

步骤1还包括：注浆临界岩体完整性指标RQD0值，注浆临界单轴抗压强度值P0，通过在围岩性质与工程地质条件相近似的若干条试验段巷道围岩的注浆加固试验确定；

加固效果达标值D0，岩体强度强化率P′、岩体完整性提高率RQD′密切相关，采用函数关系式表示为D0＝F(P′,RQD′)，通过现场试验和数值模拟拟合得到；通过围岩性质和风化破碎富水状况不同的煤矿巷道掘进工程现场试验分析，得到加固效果达标值D0与岩体强度强化率P′、岩体完整性提高率RQD′的关系数据，并得到进行数值模拟所需的条件参数；然后通过数值模拟运算结果得到不同风化破碎程度下的加固效果达标值D0与岩体强度强化率P′和岩体完整性提高率RQD′关系的数据，拟合出关系公式为：D0＝F(P′,RQD′)；所述关系式D0＝F(P′,RQD′)通过继续开展另一试验段重复上述现场试验得到的实际测试值进行对比，从而验证此关系式的可靠性；

步骤2还包括：岩体强度及完整性随钻探测方法为现场测定原位打钻钻进时间和室内测定岩体单轴抗压强度，然后通过计算机回归分析进行数据处理，利用数据拟合方法建立两者之间数学关系模型，获得原位打钻钻进时间与岩体单轴抗压强度关系方程；利用该关系方程，就可以在后续试验段风化破碎围岩打钻取芯过程中，通过测定原位打钻钻进时间，快速计算得到岩体单轴抗压强度值；

其具体步骤如下：

在风化破碎富水巷道围岩区域，选取3个测试断面，每个断面标出顶板、左端、右端3个取样地点，共9个测试钻孔，编号分别为C1-1、C1-2、C1-3、C2-1、C2-2、C2-3、C3-1、C3-2、C3-3；然后，使用同一规格的钻眼机具垂直于岩壁方向，分别钻进深度均为2.0m的9个取芯钻眼，并按岩样编号分别记录钻进所需时间；

将钻取的岩芯运回实验室，加工成标准试样进行岩体单轴抗压强度室内测试；

对钻进所需时间和岩体单轴抗压强度值进行回归分析，拟合得出钻进所需时间和岩体单轴抗压强度值之间数学关系方程，由此，可得岩体单轴抗压强度P与钻眼所需时间t之间的数学关系为：

P＝0.1518t-6.2217

其中相关度R2＝0.9681，即岩体单轴抗压强度P与钻眼时间t显著相关；

在后续试验段风化破碎围岩打钻取芯过程中，钻孔工按标准使用同一规格的钻眼机具边打钻取芯，边记录打钻钻进时间，将记录的钻眼时间代入已经获得的上述数学关系方程，快速计算得到围岩单轴抗压强度值；

步骤2还包括：岩体完整性质量指标RQD随钻探测方法的基本原理为：将钻孔中直接获取的长度大于10cm的坚硬完整岩芯的累计长度与钻孔总进尺寸之比称为岩体完整性指标RQD，即，RQD(％)＝(长度大于10cm的坚硬完整岩芯的累计长度)/( 钻孔总进尺寸)×100％；利用RQD(％)指标将岩体完整性指标划分为5类，分别为：很差为25～50％、一般为50～75％、好为75～90％、优秀为90～100％；其具体步骤如下：

将随钻测试单轴抗压强度值的每个测试断面打三个钻孔钻取的岩芯，将钻取的岩芯摆放入岩芯箱中，测试每个钻孔钻取的长度大于10cm的坚硬完整岩芯的累计长度为Li1，钻孔总进尺寸为Li2，则该岩体完整性指标RQDi＝Li1/Li2×100％，RQDi代表第i个钻孔的岩体完整性指标；

RQD值= 每个测试断面所打三个钻孔的岩体完整性指标RQDi取平均值，即为该测试断面围岩岩体完整性指标RQD值，即：某一测试断面围岩岩体完整性指标；

步骤5还包括：钻孔电视对钻孔内的浆液扩散情况及风化破碎富水围岩加固效果进行图像采集，通过系统成像观察注浆浆液扩散分布特征；

采用YTJ20型岩层钻孔电视探测仪进行风化破碎富水围岩注浆效果检验，对比分析注浆前后风化破碎富水围岩介质体内浆液在裂隙中扩散充填状况及孔壁完整性表征；

其中，注浆前成像截图显示孔周环形、纵向裂隙均发育，孔周围岩破碎，完整性差；注浆后成像截图显示白色迹线为浆液充填原有裂隙，孔壁较平整，围岩完整性得到强化；

步骤5还包括：根据电法探测相应的电阻率变化数据对比分析，判断巷道围岩注浆浆液扩散及围岩力学性质变化情况；

按照电阻率法原理，分别采用高密度电法和采用三极超前探方法进行巷道注浆地段和迎头前方未注浆地段效果对比检测，获得注浆地段和未注浆地段共100m范围内的视电阻率图像；视电阻率的高低和有无注浆及注浆效果优劣关系密切；从视电阻率图分析，未注浆地段视电阻率整体偏低，注浆地段视电阻率整体增高，且视电阻率越高，注浆封堵裂隙加固围岩效果越好；

通过KJ745-F电法采集主机与电极控制串联装置相连，通过电极控制器，控制电极的开关，进行数据采集；数据采集线挂设在巷道，电极串联装置100m为1组，每组含10个电极控制器，间距10m，埋设在巷道一侧顶板肩窝处，通过电极连接线与钢钎电极相连，钢钎砸入巷道顶板，保证其与煤岩体介质接触良好；使用12V防爆电瓶为电法采集系统提供电源。