[发明专利]围岩稳定性判定、预警和支护方法

权利要求书

1.一种围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，打设锚杆的过程包括以下步骤：

掘进机开挖巷道并每完成一次开挖进尺后；

钻机在顶板上打设第一钻孔，检测装置实时检测钻机在打孔过程中的随钻参数，并进行智能分析；

当检测装置分析随钻参数未达到离层临界值时，按照设定的锚杆支护距开挖面的距离安装锚杆；

当检测装置分析随钻参数达到离层临界值时，判定打孔区域所在的顶板为不稳定顶板，发出预警提示，在第一钻孔内安装锚杆；

所述不稳定顶板在此后不少于二次的开挖与支护过程中，减少空顶距离，并打设第二钻孔进行测量，如发现随钻参数仍超过离层临界值，补打锚索；

直至第二钻孔随钻参数持续小于离层临界值时，不打锚索，直至第一钻孔随钻参数持续小于离层临界值时，延长空顶距离。

2.根据权利要求1所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，补打锚索的过程包括：

钻机在顶板打设第二钻孔；

当检测装置分析随钻参数未达到离层临界值时，按照设定的补强锚索支护距开挖面的距离安装锚索；

当检测装置分析随钻参数达到离层临界值时，判定顶板为不稳定顶板，发出预警提示，减小补强支护的第二钻孔距开挖面的距离，并在第二钻孔内安装锚索，直至不少于二次的随钻参数持续小于离层临界值时，恢复设定的补强锚索支护距开挖面的距离。

3.根据权利要求2所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，所述随钻参数包括钻机推力、推进速度、钻杆扭矩、钻杆转速、钻杆推进距离以及水压、水流量中的至少一者，当钻头经过离层时，钻机推力骤减，钻杆扭矩骤减、钻杆转速骤增到其在空气中的转速、钻杆推进速度骤增，水压骤降、水流量骤增，检测装置据此识别离层。

4.根据权利要求3所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，所述检测装置包括用于测量所述随钻参数的传感器组件及数据智能分析系统，传感器组件和数据智能分析系统相连；

传感器组件检测打孔时的随钻参数后，并将随钻参数传递至数据智能分析系统；

数据智能分析系统分析和计算随钻参数，数据智能分析系统将随钻参数的计算结果与离层临界值比对，由此判定顶板的状态；

数据智能分析系统还根据随钻参数的计算结果，确定不稳定顶板的离层位置和离层开度。

5.根据权利要求4所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，

钻杆推进距离、钻杆扭矩以及钻杆转速的变化率组成了第一特征值；

水压和水流量的变化率组成了第二特征值；

数据智能分析系统通过综合分析和运算第一特征值和第二特征值，根据第一特征值和第二特征值的运算结果确定离层位置和离层开度。

6.根据权利要求1所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，所述钻机打设第一钻孔/第二钻孔时，若存在至少两个第一钻孔/第二钻孔中测得的随钻参数大于离层临界值，判定打孔区域所在顶板为不稳定顶板。

7.根据权利要求1所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，所述钻机打设第一钻孔/第二钻孔时，若存在至少两个第一钻孔/第二钻孔中测得的离层位置位于锚杆/锚索尾部0～1.2m范围内，则锚杆和锚索采用加长锚固、全长锚固或带压锚固中的任意一种锚固方式。

8.根据权利要求1所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，当所有锚杆和锚索安装完毕，检测装置根据锚杆、锚索的分布范围内监测到的裂隙，自动连接生成包含裂隙场的巷道三维数字模型。

9.根据权利要求1所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，开挖进尺的长度范围为800mm～1500mm；

邻近开挖面的锚杆和开挖面的距离包括若干个开挖进尺，为0.3m～20m；

邻近开挖面的锚杆和开挖面的距离的选择需根据不稳定顶板的存在与否以及邻近开挖面的不稳定顶板和开挖面的距离而确定。

10.根据权利要求1所述的围岩稳定性判定、预警和支护方法，其特征在于，邻近开挖面的锚索和开挖面的距离包括若干个开挖进尺，为2m～20m；

邻近开挖面的锚杆和开挖面的距离的选择需根据不稳定顶板的存在与否以及邻近开挖面的不稳定顶板和开挖面的距离而确定。