1.一种风化泥质破碎巷道注浆参数自动监测系统,其特征在于,包括:注浆泵,注浆锚杆,止浆塞,注浆量传感器,压力传感器,数据采集终端以及工控机;注浆锚杆内部为供浆液流动的中空结构,注浆锚杆设有注浆段,螺纹段以及入浆段;注浆锚杆的注浆段均匀布设有若干个注浆孔,注浆孔与中空结构相连通;
所述止浆塞设有固定通孔,所述固定通孔内部设有内螺纹,螺纹段设有外螺纹,外螺纹与内螺纹相配合使止浆塞套装在注浆锚杆的螺纹段上;止浆塞边缘处固定连接有固定支板,所述固定支板设有固定凹槽,固定凹槽内部固定插装有止浆橡胶圈;
注浆泵的排浆管与注浆锚杆的入浆段连接;止浆塞上设有卡槽,数据采集终端铠装在卡槽内;止浆塞的侧壁上设有与压力传感器相适配的压力安装孔以及与注浆量传感器相适配的注浆量安装孔;
注浆锚杆的螺纹段上设有压力安装通孔以及注浆量安装通孔;压力安装通孔的孔壁和压力安装孔的孔壁上分别设置有与压力传感器相适配的内螺纹,压力传感器的外螺纹分别与压力安装通孔壁的内螺纹和压力安装孔孔壁的内螺纹进行螺纹连接,使压力传感器穿过止浆塞和注浆锚杆,感应注浆锚杆内部浆液的压力;
注浆量安装通孔的孔壁和注浆量安装孔的孔壁上分别设置有与注浆量传感器相适配的内螺纹,注浆量传感器的外螺纹分别与注浆量安装通孔孔壁的内螺纹和注浆量安装孔孔壁的内螺纹进行螺纹连接,使注浆量传感器穿过止浆塞和注浆锚杆,感应注浆锚杆内部的注浆量;
注浆量传感器和压力传感器分别与数据采集终端连接,数据采集终端用于获取并储存注浆量传感器和压力传感器感应的注浆量数据信息以及注浆压力感应信息;
数据采集终端与工控机通过无线通信或有线连接,数据采集终端将获取的数据信息上传至工控机。
2.根据权利要求1所述的风化泥质破碎巷道注浆参数自动监测系统,其特征在于,数据采集终端包括:处理器,存储芯片,USB接口,主板以及用于给数据采集终端内部元件供电的电池;
处理器,存储芯片,USB接口,电池分别设置在主板上,存储芯片和USB接口分别通过数据线连接至处理器,处理器获取压力传感器和注浆量传感器感应的注浆量数据信息以及注浆压力感应信息,并储存至存储芯片中;
USB接口用于连接工控机,使感应的注浆量数据信息以及注浆压力感应信息上传至工控机。
3.根据权利要求1所述的风化泥质破碎巷道注浆参数自动监测系统,其特征在于,所述止浆塞采用金属或硬质塑料制成。
4.根据权利要求1所述的风化泥质破碎巷道注浆参数自动监测系统,其特征在于,数据采集终端与工控机之间的无线通信采用WIFI方式通信,或蓝牙方式通信,或射频方式通信;
数据采集终端与工控机通过的有线连接采用光纤连接,或网线连接;
注浆量传感器采用型号为LG/FB型标准流量传感器,或采用变截面流量传感器;
压力传感器采用型号为XT1151/3351DP的压力传感器,或压力变送器。
5.一种风化泥质破碎巷道注浆效果检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:采用岩体完整性系数声波探测方法,获取注浆前钻孔轴向分段岩体纵波波速Vml(前);采用标准试件实验室测试方法,获取注浆前钻孔轴向分段岩块纵波波速Vcl(前);根据公式 计算得注浆前钻孔轴向分段岩体完整性系数Kv(z)(前)值;
步骤2:采用松动圈测试方法,获取注浆前巷道特定横截面处围岩松动圈值QP(注浆前),得到注浆前松动圈测试数据曲线图,由顶板、左帮及右帮松动圈值取平均值,即为注浆前该巷道特定横截面处松动圈值QP(注浆前);根据松动圈理论及大量实测数据,将松动圈划分为小松动圈QP=0-40cm,Ⅰ级;中松动圈QP=40-100cm,Ⅱ级;中松动圈QP=100-150cm,Ⅲ级;大松动圈QP=150-200cm,Ⅳ级;大松动圈QP=200-300cm,Ⅴ级5个等级;
步骤3:如果巷道待测试地点处钻孔轴向存在任意一区段岩体完整性系数Kv(z)(前)小于
0.55,即属于较破碎、破碎和极破碎,或松动圈QP(注浆前)大于100cm,即属于Ⅲ级、Ⅳ级和V级时,则采用注浆加固工艺对风化破碎围岩进行注浆;当钻孔轴向每一区段岩体完整性系数Kv(z)(前)均大于0.55,即属于完整、较完整,且松动圈QP(注浆前)小于100cm,即属于Ⅰ级、Ⅱ级时,则不予注浆;
步骤4:根据步骤3确定需要注浆的巷道地段后,即实施风化泥质破碎巷道注浆加固工艺;在注浆过程中,采用风化泥质破碎巷道注浆参数自动监测系统,实时监测注浆压力值和注浆量,并通过连接线连接工控机,使工控机实时获取感应的注浆量数据信息以及注浆压力感应信息,通过工控机对每个注浆段的注浆数据进行分析、检验;
步骤5:对注浆后稳定的注浆段围岩,再次采用钻孔轴向分段岩体完整性系数测试方法,测定注浆后钻孔轴向分段岩体完整性系数Kv(z)(后)值,确定注浆后钻孔轴向对应每一区段岩体完整程度,并与注浆前钻孔轴向每一区段岩体完整程度进行对比,评价注浆加固效果;即:由注浆前的破碎(0.35~0.15)和极破碎(<0.15)状态转变成注浆后的完整(>0.75)、较完整(0.75~0.55)状态;
步骤6:对注浆后稳定的注浆段围岩,再次采用同样的松动圈测试方法,测定注浆后该同一横截面处巷道围岩松动圈值QP(注浆后),测试完成后,使用注浆材料将3个测试钻孔及时封堵;
步骤7:计算注浆前后松动圈收敛率Qp′;
步骤8:根据注浆前后松动圈收敛率Qp′评价注浆效果。
6.根据权利要求5所述的风化泥质破碎巷道注浆效果检测方法,其特征在于,步骤7中计算注浆前后松动圈收敛率Qp′包括:将注浆前巷道特定横截面处围岩松动圈值QP(注浆前)和注浆后该同一横截面处巷道围岩松动圈值QP(注浆后)代入计算公式:即得注浆前后松动圈收敛率Qp′。
7.根据权利要求5所述的风化泥质破碎巷道注浆效果检测方法,其特征在于,步骤8还包括:
依据注浆前松动圈QP(注浆前)测试值,判断该区段巷道围岩类别,如果属于Ⅰ级(QP=0-
40cm),Ⅱ级(QP=40-100cm),则无需注浆,不用评价;如果属于Ⅲ级(QP=100-150cm),注浆后能够转换为Ⅱ级,即松动圈收敛率Qp′大于33.3%时,注浆即为合格,Qp′小于33.3%时,注浆不合格;如果属于Ⅳ级(QP=150-200cm),注浆后能够转换为Ⅱ级,即松动圈收敛率Qp′大于50%时,注浆即为合格;如果属于V级(QP=200-300cm),注浆后能够转换为Ⅱ级,即松动圈收敛率Qp′大于66.7%时,注浆即为合格。
8.根据权利要求5所述的风化泥质破碎巷道注浆效果检测方法,其特征在于,步骤1还包括:
采用BA-II型松动圈测试仪,选择注浆前巷道特定横截面内共打钻3个测试钻孔,测试钻孔规格为:直径42mm,孔深4.0m;将钻孔冲洗干净,随后钻孔内灌满清水,顶板孔使用封堵器,用铜管保护信号线将声波探头送入孔底,连接读数装置,向外抽探头,每抽10cm记录一次读数,直到完全抽出探头为止;得到注浆前岩体纵波波速测试数据曲线图;沿钻孔轴向,将整个钻孔深度划分为5个区段,即:ΔL1区段(0-0.8m)、ΔL2区段(0.8-1.6m)、ΔL3区段(1.6-2.4m)、ΔL4区段(2.4-3.2m)和ΔL5区段(3.2-4.0m),求出对应每一区段的岩体纵波波速Vml(z)(前);将每一区段钻取的岩芯,带回实验室,采用标准试件实验室测试方法,测试注浆前钻孔轴向分段岩块纵波波速Vcl(z)(前);根据公式 计算得注浆前钻孔轴向对应每一区段岩体完整性系数Kv(z)(前)值;根据注浆前岩体完整性系数Kv(z)(前)值,确定注浆前钻孔轴向对应每一区段岩体完整程度,共划分5个等级,分别为:Kv(z)>0.75,完整;Kv(z)=0.55~0.75,较完整;Kv(z)=0.35~0.55,较破碎;Kv(z)=0.15~0.35,破碎;Kv(z)<0.15,极破碎。
9.根据权利要求5所述的风化泥质破碎巷道注浆效果检测方法,其特征在于,步骤4还包括:
采用数字钻孔全景成像观测法对注浆效果进行比较,采用360°全景摄像头摄取钻孔孔壁图像信息,并叠加方位信息后形成全景图像;通过全景图像的逆变换算法,形成钻孔壁的数字柱状图像及钻孔内的地质特征;
将全景图像,数字柱状图像及钻孔内的地质特征进行存储,形成信息数据库,实现对注浆前后岩体完整性的准确评价和对岩体结构特征的综合分析;
采用数字钻孔全景成像观测法对注浆效果进行比较,钻孔电视对钻孔内的浆液扩散情况及风化泥质破碎围岩加固效果进行图像采集,通过系统全景成像观察注浆浆液扩散分布特征,对比分析注浆前后风化破碎围岩介质体内浆液在裂隙中扩散充填状况及孔壁完整性表征。