一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置及评价方法与流程

本发明涉及水稻施肥，具体为一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置及评价方法。

背景技术：

1、煤矿巷道作为井工矿井人员和煤炭运输的重要通道，在服务期限内必须保证变形破环在可控的范围内。由于巷道顶板和帮部遭受长期的采动和压力，巷道围岩存在松散、破碎等情况，造成锚固剂与围岩的粘结力小，锚杆(索)锚固力达不到要求，继而影响锚网索整体支护效果。注浆是指将某些能固化的浆液注入巷道围岩松散、破碎空间内，通过充填、挤压等方式改善围岩的物理状态，大量工程实践表明注浆技术可以有效地对松散、破碎围岩起到修复作用。而如何保证注浆质量，目前只是在施工过程中对注浆压力和注浆量进行控制，缺乏有效的检测及评价方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供如下技术方案：一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，包括可伸缩套筒和采集仪，所述可伸缩套筒具体为四节可伸缩套管，且所述四节可伸缩套管外径从小到大依次为第一节套筒、第二节套筒、第三节套筒和第四节套筒，所述第一节套筒伸出可伸缩套筒的一端安装有换能器，所述换能器通过信号传输线与采集仪电性连接，所述第四节套筒外部固定连接有封孔器套管，所述封孔器套管外部设置有高压橡胶膨胀管，所述高压橡胶膨胀管外接有注压接头，所述注压接头外接有三通，所述三通的一端外接压力泵，所述可伸缩套筒内部设置有推杆。

3、作为本实施例的优选，所述封孔器套管内部设置有封孔器，所述封孔器与三通的一端连通。

4、作为本实施例的优选，所述压力泵上设置有压力表，所述压力泵的输入端外接管道用于输送水或钻孔泥浆。

5、作为本实施例的优选，所述推杆至少有一组，且若干组推杆可延轴向依次可拆卸连接，所述推杆外部设置有刻度。

6、作为本实施例的优选，一种煤矿巷道围岩注浆质量评价方法，使用上述的煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，包括以下步骤

7、s1：在准备进行注浆的巷道采集煤样，制备试件，基于制备的试件计算出声波在煤块中传播的纵波波速νp；

8、s2：在准备进行注浆的巷道顶板打设三个钻孔r1、r2、r3，将检测装置伸缩套筒放入钻孔r1内，打开三通阀门，开启压力泵，压力泵通过输液管将水注入注压接头，从而使高压橡胶膨胀胶管受压膨胀，起到封孔的作用；

9、s3：接长推杆，伸缩套筒伸长，将换能器推入钻孔内，将输液管一端放置在钻孔泥浆桶内，调节三通阀门，开启压力泵，使钻孔泥浆注入钻孔内，钻孔泥浆充当声波传播的媒介，待压力表压力数值稳定后，关闭压力泵，关闭三通阀门；

10、s4：钻孔r2、r3重复步骤s2和s3，三个钻孔内伸缩套筒全部安装完毕后，通过调节带刻度推杆使三个钻孔中换能器处于同一水平高度，将三个钻孔内部检测装置的换能器连接的信号传输线连接在采集仪上，打开采集仪执行采集，钻孔r1换能器将发射声波，钻孔r2、r3内部换能器将接收声波，在同一位置执行采集5次；

11、s5:采集5组数据完成后，将三个钻孔中的推杆向外拉200mm，伸缩套筒将收缩，换能器将向孔口处移动200mm，重复上述采集工序，直至伸缩套筒全部收缩；

12、s6：巷道围岩注浆结束后，使用相同钻孔，重复上述步骤，对数据进行采集；

13、s7：采用grubbs检验法对原始数据进行检验，剔除可疑数据，对有效数据取标准值，并基于有效数据的标准值对巷道围岩完整程度进行定量分类，同时对巷道围岩注浆质量进行评价。

14、作为本实施例的优选，所述s4中巷道围岩注浆前r2-r3剖面，在距离顶板x位置处测量的第一组煤体的纵波传播速度的公式如下

15、

16、其中，s2表示r1与r3之间的水平距离(m)；s1表示r1与r2之间的水平距离(m)；tp2表示r2换能器接收到纵波的传播时间(s)；tp1表示r1换能器接收到纵波的传播时间(s)；表示巷道围岩注浆前r2-r3剖面，在距离顶板x位置处测得的第一组煤体的纵波传播速度(m/s)。

17、作为本实施例的优选，所述s7中对有效数据取标准值的步骤如下：

18、①在x位置测得的5组煤体的纵波传播速度为当存在某个可疑数据时，假设第五组数据为可疑数据；

19、②计算五组数据的平均值和标准偏差(s)；

20、

21、

22、③第五组数据的grubbs值

23、④查grubbs临界值表得：g(0.95，5)＝1.71(95％置信概率，5组测试数据)；

24、⑤若g5≥g(0.95，5)，则可疑数据舍去；反之保留；

25、⑥变异系数

26、⑦修正系数其中n为剔除可疑数据后，有效数据的个数；

27、⑧标准值

28、作为本实施例的优选，所述s7中对巷道围岩注浆质量进行评价时基于巷道围岩完整程度定量分类的数据。

29、(二)有益效果

30、本发明提供了一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置及评价方法，具备以下有益效果：在巷道围岩注浆之前打设钻孔作为声波发射和接收换能器的通道，通过伸缩套筒将前置的声波换能器推入预先打设好的钻孔内，将伸缩套筒端部的封孔器进行封孔，然后向钻孔内注入钻孔泥浆作为声波传播的媒介，最后将声波换能器沿钻孔轴向以一定的间距逐点检测声波穿过巷道围岩各横截面的声学参数，然后对这些检测数据进行处理、分析和判断，确定巷道围岩裂隙、破碎的位置、范围、程度，巷道围岩注浆结束后，使用相同钻孔，重复上述检测步骤，通过对比注浆前后巷道围岩裂隙、破碎程度，对注浆质量进行评价。

技术特征：

1.一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，其特征在于：包括可伸缩套筒(1)和采集仪(7)，所述可伸缩套筒(1)具体为四节可伸缩套管，且所述四节可伸缩套管外径从小到大依次为第一节套筒、第二节套筒、第三节套筒和第四节套筒，所述第一节套筒伸出可伸缩套筒(1)的一端安装有换能器(2)，所述换能器(2)通过信号传输线与采集仪(7)电性连接，所述第四节套筒外部固定连接有封孔器套管(3)，所述封孔器套管(3)外部设置有高压橡胶膨胀管(4)，所述高压橡胶膨胀管(4)外接有注压接头，所述注压接头外接有三通(5)，所述三通(5)的一端外接压力泵(6)，所述可伸缩套筒(1)内部设置有推杆(8)。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，其特征在于：所述封孔器套管(3)内部设置有封孔器，所述封孔器与三通(5)的一端连通。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，其特征在于：所述压力泵(6)上设置有压力表，所述压力泵(6)的输入端外接管道用于输送水或钻孔泥浆。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，其特征在于：所述推杆(8)至少有一组，且若干组推杆(8)可延轴向依次可拆卸连接，所述推杆(8)外部设置有刻度。

5.一种煤矿巷道围岩注浆质量评价方法，使用权利要求1-4任一项所述的煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，其特征在于：包括以下步骤

6.根据权利要求5所述的一种煤矿巷道围岩注浆质量评价方法，其特征在于：所述s4中巷道围岩注浆前r2-r3剖面，在距离顶板x位置处测量的第一组煤体的纵波传播速度的公式如下

7.根据权利要求5所述的一种煤矿巷道围岩注浆质量评价方法，其特征在于：所述s7中对有效数据取标准值的步骤如下：

8.根据权利要求5所述的一种煤矿巷道围岩注浆质量评价方法，其特征在于：所述s7中对巷道围岩注浆质量进行评价时基于巷道围岩完整程度定量分类的数据。

技术总结本发明提供一种煤矿巷道围岩注浆质量检测装置，包括可伸缩套筒和采集仪，所述可伸缩套筒具体为四节可伸缩套管，且所述四节可伸缩套管外径从小到大依次为第一节套筒、第二节套筒、第三节套筒和第四节套筒，所述第一节套筒伸出可伸缩套筒的一端安装有换能器，所述换能器通过信号传输线与采集仪电性连接，所述第四节套筒外部固定连接有封孔器套管，本发明在采集沿钻孔轴向以一定的间距逐点检测声波穿过巷道围岩各横截面的声学参数，然后对这些检测数据进行处理、分析和判断，确定巷道围岩裂隙、破碎的位置、范围、程度，巷道围岩注浆结束后，使用相同钻孔，重复上述检测步骤，通过对比注浆前后巷道围岩裂隙、破碎程度，对注浆质量进行评价。技术研发人员：李顺利,鲍壮壮,李福杰受保护的技术使用者：北京圆之翰工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25