專利名稱：地下巖移的監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)地下巖移的方法，尤其涉及一種用于露天煤礦邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)的地下巖移的監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
露天煤礦地下巖移監(jiān)測(cè)是邊坡穩(wěn)定研究工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。地下巖移監(jiān)測(cè)是通過儀器測(cè)量地下巖體相對(duì)于穩(wěn)當(dāng)?shù)貙拥奈灰屏?、位移速度和方向，從而確定移動(dòng)巖體的滑移面和變形變化規(guī)律?，F(xiàn)有的用于監(jiān)測(cè)地下巖移的方法是通過工程地質(zhì)勘探鉆孔來實(shí)現(xiàn)，利用工程地質(zhì)勘探中的鉆孔建立地下位移監(jiān)測(cè)孔，在該監(jiān)測(cè)孔中安裝監(jiān)測(cè)管。地下巖體位移監(jiān)測(cè)所使用的鉆孔應(yīng)穿過不穩(wěn)定巖層至穩(wěn)定地層。
在地下巖移監(jiān)測(cè)工作中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理十分重要。目前主要采用人工記錄和輸入所采集的數(shù)據(jù)，這種方式所存在的問題是由于采集的數(shù)據(jù)量很大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)記錄以及向計(jì)算機(jī)輸入的工作量繁重；另一方面，在記錄和輸入過程中容易人為地造成漏記、錯(cuò)記和輸入錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種地下巖移的監(jiān)測(cè)方法，該方法可實(shí)現(xiàn)智能化采集并處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的地下巖移監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟(1)采用地下巖移監(jiān)測(cè)裝置中的測(cè)斜儀采集各孔的A、B向的正反兩個(gè)方向不同測(cè)量段的變形值，通過與測(cè)試傳感器電纜相接的二次數(shù)據(jù)采集器記錄所述的變形值。
其中，A向的正方向A+為巖層的主移動(dòng)方向，該主移動(dòng)方向一般為礦坑臨空面方向，即測(cè)試時(shí)傳感器探頭上導(dǎo)輪指向的方向；與主移動(dòng)方向A+相反的方向?yàn)锳-；B向是與A向相垂直的方向，A+逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°以后的方向?yàn)锽向的正方向B+，與B+相反的方向?yàn)锽-。
本發(fā)明所采用的監(jiān)測(cè)裝置包括測(cè)斜儀、二次數(shù)據(jù)采集儀、測(cè)試導(dǎo)槽管和測(cè)斜儀的升降裝置和鉆孔，所述的測(cè)斜儀位于測(cè)試導(dǎo)槽管內(nèi)部，測(cè)試導(dǎo)槽管位于鉆孔內(nèi)，測(cè)斜儀與其升降裝置相連接，使測(cè)斜儀可在測(cè)試導(dǎo)槽管內(nèi)上下移動(dòng)，以測(cè)量不同深度的變形；所述的測(cè)斜儀的測(cè)量值通過測(cè)試電纜傳送至二次數(shù)據(jù)采集儀。
在實(shí)際地下位移監(jiān)測(cè)中，測(cè)斜導(dǎo)管安裝前應(yīng)充分洗孔，直到流出清水為止；測(cè)斜導(dǎo)管下到孔底后，用碎石和細(xì)沙混合料充填并保證充填質(zhì)量。
為了保證監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，在安裝地下巖移的監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，所述的測(cè)試導(dǎo)槽管在鉆孔中不能扭曲，各凹槽對(duì)接不能錯(cuò)位，管壁與鉆孔壁之間充填應(yīng)密實(shí)，導(dǎo)管底部必須安裝到巖體不動(dòng)層里，且需要用水泥砂漿澆灌牢固；又如測(cè)試中應(yīng)規(guī)定好測(cè)試導(dǎo)槽管兩對(duì)凹槽的方向，找準(zhǔn)測(cè)斜儀輸出值的正負(fù)方向。
(2)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理通過數(shù)據(jù)通訊程序?qū)Σ襟E(1)中采集的各孔測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，其中包括檢查所測(cè)值是否有誤。
在對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，首先須對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。數(shù)據(jù)檢查的目的是檢查測(cè)值是否有誤。這里是指讀數(shù)、記錄、電纜提升三者配合不當(dāng)造成讀數(shù)錯(cuò)誤，或是測(cè)斜儀導(dǎo)輪在管內(nèi)跳槽引起測(cè)值有誤。本發(fā)明所采用的檢查方法是檢查A、B向正反方向測(cè)值之和，即Ai++Ai-及Bi++Bi-的值是否各在其傳感器標(biāo)定的常數(shù)附近。若是，則測(cè)值有效；若不是，說明所測(cè)值有誤，應(yīng)即時(shí)查找原因、更正記錄。對(duì)于有誤的測(cè)量值，若屬跳槽，則各段的和值很亂，需要重新測(cè)試。
此外，由于測(cè)斜儀的每次測(cè)試值為導(dǎo)槽管不同部位彎曲變形量，在計(jì)算巖層實(shí)際移動(dòng)變形量時(shí)，應(yīng)減去導(dǎo)槽管首次彎曲變形值，因此，應(yīng)對(duì)首次觀測(cè)進(jìn)行初值計(jì)算，以備后續(xù)分析、計(jì)算使用。
本發(fā)明的參數(shù)計(jì)算方法如下某次導(dǎo)槽管每段的偏位值A(chǔ)ij＝(Aij++Aij-)/2Bij＝(Bij++Bij-)/2某測(cè)點(diǎn)相對(duì)底部為不動(dòng)點(diǎn)的相對(duì)水平偏位值ΣAij=Σi=1nAij]]>ΣBij=Σi=1nBij]]>某高程的水平位移ΔAij=ΣAij-ΣAi1]]>ΔBij=ΣBij-ΣBi1]]>某高程的水平位移合矢量S=ΔAij2+ΔBij2]]>某高程水平位移方位β＝tg-1(ΔBij/ΔAij)(3)按照步驟(1)和(2)周期性地采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果制作地下位移監(jiān)測(cè)曲線，依據(jù)該曲線確定邊坡變形的破壞特征和類型，并確定滑動(dòng)面位置或變形界限。
本發(fā)明采用數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)步驟(2)中獲得的上述數(shù)值可繪制深度-位移曲線、鉆孔中某一深度位移歷時(shí)曲線及位移速率歷時(shí)曲線。可以某一比例插入數(shù)字化地質(zhì)剖面圖中，供邊坡穩(wěn)定分析與變形的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)使用。
地下巖移曲線反映了巖體內(nèi)部變形區(qū)和變形特征。依據(jù)地下位移監(jiān)測(cè)曲線可確定邊坡變形破壞特征和類型，并可確定滑動(dòng)面位置或變形界限，典型的地下巖移監(jiān)測(cè)曲線特征見圖3和圖4所示，其中，圖3是邊坡巖體松馳變形曲線的特征圖，圖4是邊坡巖體滑移變形曲線的特征圖。
本發(fā)明在測(cè)試中可按電纜上和深度標(biāo)記每隔半米下降一次測(cè)斜儀，然后測(cè)試。一般在安裝后10～15天左右測(cè)試。以后可根據(jù)邊坡變形情況進(jìn)行周期監(jiān)測(cè)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)方法可以對(duì)測(cè)斜儀獲得的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)記錄，以避免人工記錄、輸入所帶來的繁復(fù)工作，同時(shí)還可提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
(2)本發(fā)明通過對(duì)地下巖移的監(jiān)測(cè)和分析，可以圈定露天煤礦的可疑邊坡的不穩(wěn)定區(qū)段，確定不穩(wěn)定邊坡的滑坡類型，特別是確定不穩(wěn)定的蠕動(dòng)邊坡的滑移面及滑移體變形破壞過程中的滑移速度和方向，從而為邊坡變形破壞過程的研究、滑坡的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供實(shí)際的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。


下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置的主視方向的示意圖；圖2是圖2中的測(cè)斜儀的放大圖；圖3是邊坡巖體松馳變形曲線特征圖。
圖4是邊坡巖體滑移變形曲線特征圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中得到的監(jiān)測(cè)孔位移曲線。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例所采用的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括測(cè)斜儀1、二次數(shù)據(jù)采集儀2、測(cè)試導(dǎo)槽管3和測(cè)斜儀3的升降裝置4和鉆孔5，測(cè)斜儀3位于測(cè)試導(dǎo)槽管3內(nèi)部，測(cè)試導(dǎo)槽管3位于鉆孔5內(nèi)，測(cè)斜儀3與其升降裝置4相連接，其中的升降裝置通過絞輪使測(cè)斜儀3可在測(cè)試導(dǎo)槽管內(nèi)上下移動(dòng)，以測(cè)量不同深度的變形；測(cè)斜儀1的測(cè)量值通過測(cè)試電纜傳送至二次數(shù)據(jù)采集儀2。
上述測(cè)斜儀1是伺服加速度式測(cè)斜儀，其放大圖如圖2所示，由圖2可知，該測(cè)斜儀包括導(dǎo)向輪11和探頭12，通過電纜6將其測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸值二次采集儀2。
采用上述監(jiān)測(cè)裝置按照本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法對(duì)某礦所建立的地下巖移監(jiān)測(cè)孔進(jìn)行了近2年的監(jiān)測(cè)，獲得該監(jiān)測(cè)孔的地下位移曲線，如圖5所示。所列出的地下巖移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表為選取不同監(jiān)測(cè)深度的巖移統(tǒng)計(jì)分析值。
表1在監(jiān)測(cè)孔不同深度的巖移統(tǒng)計(jì)值(單位mm)

從該孔的地下巖移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表及地下位移曲線中可以看出，該監(jiān)測(cè)孔自建立以后，除初值測(cè)定外共進(jìn)行了6次監(jiān)測(cè)，經(jīng)過近兩年的時(shí)間，移動(dòng)量最大點(diǎn)出現(xiàn)在地面以下7.5m處，該位置的位移值累計(jì)達(dá)到593.63mm，自初始監(jiān)測(cè)時(shí)間至測(cè)量截止時(shí)間，歷時(shí)共730天，日平均變形量為0.813mm。從變形位移曲線特征來看，地下位移曲線自下而上略呈彎弓形，向北(A+)方向緩慢平移，表現(xiàn)出整體位移特征，與圖3中的地下位移曲線特征相似。由此可知，所監(jiān)測(cè)的邊坡巖體具有松弛變形曲線特征。
權(quán)利要求
1.一種地下巖移的監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟(1)采用地下巖移監(jiān)測(cè)裝置中的測(cè)斜儀采集各孔的A、B向的正反兩個(gè)方向不同測(cè)量段的變形值，通過與測(cè)試傳感器電纜相接的二次數(shù)據(jù)采集器記錄所述的變形值；其中，A向的正方向A+為巖層的主移動(dòng)方向，與主移動(dòng)方向A+相反的方向?yàn)锳-，B向是與A向相垂直的方向，A+逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°以后的方向?yàn)锽向的正方向B+，與B+相反的方向?yàn)锽-；(2)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理通過數(shù)據(jù)通訊程序?qū)Σ襟E(1)中采集的各孔測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，其中包括檢查所測(cè)值是否有誤；(3)按照步驟(1)和(2)周期性地采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果制作地下位移監(jiān)測(cè)曲線，依據(jù)該曲線確定邊坡變形的破壞特征和類型，并確定滑動(dòng)面位置或變形界限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下巖移的監(jiān)測(cè)方法，其中，在所述的步驟(2)中，對(duì)步驟(1)中采集的各孔測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理某次導(dǎo)槽管每段的偏位值A(chǔ)ij＝(Aij++Aij-)/2Bij＝(Bij++Bij-)/2某測(cè)點(diǎn)相對(duì)底部為不動(dòng)點(diǎn)的相對(duì)水平偏位值ΣAij=Σi=1nAij]]>ΣBij=Σi=1nBij]]>某高程的水平位移ΔAij＝∑Aij-∑Ai1ΔBij＝∑Bij-∑Bi1某高程的水平位移合矢量S=ΔAij2+ΔBij2]]>某高程水平位移方位β＝tg-1(ΔBij/ΔAij)
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地下巖移的監(jiān)測(cè)方法，其中，在所述的步驟(2)中，檢查所測(cè)值是否有誤的方法是檢查A、B向正反方向測(cè)值之和，即Ai++Ai-及Bi++Bi-的值是否各在其傳感器標(biāo)定的常數(shù)附近；若是，則測(cè)值有效；若不是，說明所測(cè)值有誤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下巖移的監(jiān)測(cè)方法，其中，在所述的步驟(1)中，所述的主移動(dòng)方向?yàn)榈V坑臨空面方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地下巖移的監(jiān)測(cè)方法，該方法包括(1)采用測(cè)斜儀采集各孔的A、B向的正反兩個(gè)方向不同測(cè)量段的變形值，通過二次數(shù)據(jù)采集器記錄所述的變形值；(2)采用數(shù)據(jù)通訊程序?qū)Σ襟E(1)中采集的各孔測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，其中包括檢查所測(cè)值是否有誤；(3)按照步驟(1)和(2)周期性地采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果制作地下位移監(jiān)測(cè)曲線，依據(jù)該曲線確定邊坡變形的破壞特征和類型，并確定滑動(dòng)面位置或變形界限。本發(fā)明可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)記錄，并且通過周期性的監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)露天煤礦的邊坡穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01V1/40GK1991301SQ200510097548
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者蔣文化, 郭昭華 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司