[发明专利]一种基于钻孔图像的采动岩体质量定量评价与分类方法

说明书

本发明提供了一种基于钻孔图像的采动岩体质量定量评价与分类方法，涉及采矿工程和固体材料测量技术领域。该方法的步骤包括：巷道围岩在采动影响前施工钻孔，并观测围岩结构面钻孔图像；划分充填闭合结构面、充填开裂结构面、横向开裂结构面、纵向开裂结构面和横向破碎区；对钻孔图像上的结构面进行分类和统计，确定各个评价区域内结构面综合宽度；钻孔受到采动影响后再次观测围岩结构面钻孔图像，并划分结构面类别，进行分类统计，确定各个评价区域内结构面综合宽度；对比结构面综合宽度的最大值，分类采动岩体质量，对各个分类岩体的围岩分别采取措施加固。该方法提供的评价与分类方法更加符合工程实际，对巷道返修加固措施具有指导作用。

技术领域

本发明涉及采矿工程和固体材料测量技术领域，尤其是一种基于钻孔图像的采动岩体质量定量评价与分类方法。

背景技术

岩体是一种含有大量随机分布结构面的复杂地质体，其质量评价与分类是岩石工程设计的基础，同时也是煤矿井下灾害预测的重要依据。研究学者针对岩体质量评价进行了大量理论研究和现场实践，并根据不同划分标准提出了诸如“RQD”指标、“RMR”指标和“Q”指标等经典的评价与分类方法。然而，这些方法大都是针对浅埋隧道围岩、坚硬节理岩体建立起来的，在评价埋深大、节理发育、强度低的软弱煤岩体时存在一定的局限性，再加上采动活动的影响，煤巷内部裂隙、节理发育更加复杂，现有的岩体质量评价与分类方法，对煤层巷道围岩体并不适用。

钻孔摄像技术依靠光学原理，能直接观测钻孔壁裂隙分布，具有操作简单方便，成功率高等优点，被广泛应用于煤矿井下岩体质量的探测与评价。然而，目前研究主要验证了基于钻孔摄像技术岩体质量评价方法的可行性和准确性，但是没有具体的评价准则，利用钻孔图像对于岩体质量只能是定性分析，而不能定量分类，因而不能满足工程实践的要求。

因此，有必要对现有方法与技术进行改进和发展，以实现基于钻孔图像，对采动岩体质量定量评价与分类，从而为现场工程提供准确依据。

发明内容

为了真实反映和准确掌握采动影响后岩体质量分布特征，指导巷道围岩控制，本发明提供了一种基于钻孔图像的采动岩体质量定量评价与分类方法，具体技术方案如下。

一种基于钻孔图像的采动岩体质量定量评价与分类方法，步骤包括：

S1.巷道围岩在受采动影响前施工钻孔，并观测围岩结构面的钻孔图像；

S2.根据结构面方向、充填情况和开裂情况，将围岩结构面划分未充填闭合结构面、充填开裂结构面、横向开裂结构面、纵向开裂结构面和横向破碎区；

S3.对钻孔图像上的结构面进行分类和统计，确定各个评价区域内结构面综合宽度；

S4.巷道内的钻孔受到采动影响后，再次观测围岩结构面的钻孔图像，并划分结构面类别，进行分类和统计，确定得到评价区域内结构面综合宽度；

S5.对比两次观测中结构面综合宽度的最大值，将采动岩体质量划分为完整、一般破碎、破碎和极度破碎，对各个分类岩体的围岩分别采取措施加固。

优选的是，钻孔图像通过钻孔窥视仪获取，钻孔图像为围岩结构面钻孔的平面展开图，图中标注深度标尺。

优选的是，钻孔与巷道顶板之间垂直或斜交，或者钻孔与巷帮之间垂直或斜交，钻孔直径为30mm，顶板钻孔深度为8-12m，巷帮钻孔深度为2-5m。

优选的是，巷道围岩结构面分类采用层次分析法对采动影响后岩体质量影响程度因子进行计算。

进一步优选的是，步骤3中，钻孔图像上的结构面进行分类和统计的具体步骤包括：

S31.沿钻孔深度方向，将钻孔图像划分为多个长度相同的评价区间h；

S32.统计并计算各个单位评价区间h范围内结构面的综合宽度S_d，