[发明专利]一种基于主被动震电磁三场的深部巷道支护健康监测方法

说明书

本发明公开了一种基于主被动震电磁三场的深部巷道支护健康监测方法，在巷道内布设主被动地震监测系统、主被动电位监测系统、主被动电磁监测系统，分别通过主被动地震波数据、主被动电位数据和主被动电磁数据对巷道支护进行健康监测，声发射探头、电场探头、测量公共地电极和电磁辐射探头，作为震‑电‑磁三种被动场监测，检波器、弹性波激励源、激励直流源、供电电极B、电场探头、测量公共地电极和瞬变电磁探测仪，作为震‑电‑磁三种主动场监测；监测时先启动三种被动场监测，当其中任一种被动场监测的数据达到设定指标，则控制中心启动该种被动场对应的主动场监测，若该种主动场监测也达到设定指标，则控制中心控制声光报警器进行预警。

技术领域

本发明涉及一种深部巷道支护健康监测方法，具体是一种基于主被动震电磁三场的深部巷道支护健康监测方法。

背景技术

近几十年来，我国在城市轨道交通、隧道、地下水电站、深部矿山、石油天然气储备等地下工程领域取得显著成就并快速向深部延伸。深部地下工程的支护问题要求支护结构在复杂高应力状态下，实现与锚固岩体的协调变形，维持平衡的长期稳定。监测预警技术作为围岩稳定性控制的重要环节，对地下工程结构支护设计与灾害预警起到了积极反馈及决策支持作用。考虑支护体系的力学时变特性并实现健康监测是深部地下工程支护体系安全服役的重要前提。

目前基于力学性质的顶板离层监测或锚杆锚索受力监测等方法，可以直观地了解锚杆和锚索的受力状态，但存在精确性不足及预警滞后的问题，无法实现实时精确地健康监测预警。因此，如何提出一种方法，能准确捕捉巷道支护损伤前兆信息，从而能实现对巷道支护实时精确地健康监测预警，是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于主被动震电磁三场的深部巷道支护健康监测方法，能准确捕捉巷道支护损伤前兆信息，从而能实现对巷道支护实时精确地健康监测预警。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于主被动震电磁三场的深部巷道支护健康监测方法，具体步骤为：

步骤一、在所需监测的巷道内分别布设主被动地震监测系统、主被动电位监测系统、主被动电磁监测系统和控制中心，所述主被动地震监测系统包括声发射探头、检波器和弹性波激励源，声发射探头用于接收巷道煤岩体内部产生的应力波信号，弹性波激励源用于激发弹性波，检波器用于接收经过巷道煤岩体传播的弹性波信号；所述主被动电位监测系统包括激励直流源、供电电极B、电场探头和测量公共地电极，电场探头和测量公共地电极用于巷道煤岩体自然电位的监测，激励直流源与供电电极B用于产生激励电场，当开启激励电流源时，电场探头与测量公共地电极用于测量煤岩体的响应电场信号；所述主被动电磁监测系统包括电磁辐射探头和瞬变电磁探测仪，电磁辐射探头用于巷道煤岩体电磁辐射的监测，瞬变电磁探测仪用于向巷道煤岩体激发瞬变电磁场，并对其电阻率值进行监测；

所述控制中心用于分别接收声发射探头、电场探头、测量公共地电极和电磁辐射探头反馈的数据，经过分析处理后，分别对弹性波激励源、激励直流源、供电电极B和瞬变电磁探测仪的开启进行控制，并分别接收检波器、电场探头、测量公共地电极和瞬变电磁探测仪反馈的数据，对数据进行分析处理，根据处理情况控制声光报警器进行声光报警；

步骤二、采用主被动地震监测系统通过对巷道支护损伤破裂产生的应力波及传播介质变化造成的弹性波属性差异进行健康监测，其中声发射探头实时反馈给控制中心的监测数据作为被动场，控制中心进行分析处理，若被动场的监测数据未达到设定指标，则声发射探头继续进行监测及反馈数据，若被动场的监测数据达到设定指标，则控制中心控制弹性波激励源启动，并通过检波器反馈给控制中心的监测数据作为主动场，控制中心进行一次分析处理，若本次主动场的监测数据未达到设定指标，则控制中心关闭弹性波激励源，并继续接收被动场的监测数据进行分析处理；若本次主动场的监测数据达到设定指标，则控制中心控制声光报警器进行声光报警；