[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

摘要

本发明公开了一种利用爆破作业震动波检测巷道群围岩稳定性的方法，它是在正施工的巷道的爆破地震波作为检测信号源，在前施工完的巷道中布置布置爆破地震监测仪器，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，利用不同测点的卓越频率，计算相邻测点岩体的品质因子；利用视速度和品质因子变化判断围岩质量的优劣。本发明借鉴地震勘探技术的思路，充分利用能量最强、最容易分辨的爆破直达波，把直达波记录下来并且进行时间、频率方面的处理，利用时间域、频率域指标的变化，实现对巷道围岩状态的反分析。

主权项

一种利用爆破作业震动波检测巷道群围岩稳定性的方法，其特征在于，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上速度传感器，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Vn‑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......Vn‑1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Qn‑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......Qn‑1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：如果某相邻测点围岩中a和b值均小于10%，则认为该相邻测点所在的区域围岩非常稳定；如果某相邻测点围岩中a值和b值中，有一个小于10%，另一个在10%和30%之间，认为该相邻测点所在的区域围岩比较稳定；如果某相邻测点围岩中a和b值均在10%和30%之间，则认为该相邻测点所在的区域围岩有不稳定趋势，需要加强观测；如果某相邻测点围岩中a和b值中，只要有一个大于30%，另外一个值小于30%，则认为该相邻测点所在的区域围岩围岩不稳定，需要密切注意；如果某相邻测点围岩中a和b值均大于30%，则认为该相邻测点所在的区域围岩极不稳定，需要密切注意。