专利名称:无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法
技术领域：
无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法，属于矿业和岩土工程安全检测与监控技术领域：
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背景技术：
硬岩巷道或隧道开挖后，遇到的最大问题之一就是岩爆，由于其具有突发性和动力性特点，不但对地下施工的人员和设备构成了直接威胁，而且影响施工进度，还能造成超挖、支护失效，甚至地震。随着地下空间开发与资源开采不断走向深部，岩爆的频度和强度均明显增加，由开挖引起的工程灾害日益严重，安全问题亟待解决，已成为我国未来 深部地下工程的一大技术瓶颈问题。
针对上述问题，要保证全过程的安全必须针对岩爆的发生进行事先预防和预警，需要对有岩爆倾向性的围岩区域进行监测监控。目前关于对围岩岩爆的监测监控方法还很少，主要采用声发射(微震)监测方法，但该方法需要布置钻孔安装监测探头，会对围岩产生进一步的损伤和影响，安装监测过程相对繁琐复杂而且费用高，对整个安装质量的要求也较高，监测数据的后期分析复杂和不方便，爆破及工程施工对其监测结果也存在干扰，因此难以满足实际要求，无法实现对围岩岩爆的无损实时监测、监控并预警。
与声发射法相比，利用岩爆倾向性围岩卸荷和加载过程中磁场的变化预测岩爆有很多优点围岩卸荷、加载及破坏过程的磁场变化明显，通过监测可直接得到剩磁强度或磁化率的数值及变化规律，监测数据直观；实现了真正的无损(非接触)、定位监测。与现有的预报方法相比更为有效快捷，大大节省现场安装和对监测数据进行分析的工作量，受到外界干扰少，可连续实时监测。
目前有应用压磁应力计测震源应力场的变化过程，从而进行地震的时间、地点、震级的预测报道，也有关于轴压下岩石破裂过程中的剩余磁化强度变化及岩石磁化率的相关研究，目前尚未有关于磁预测、监测监控岩爆的技术报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简便、自动化程度高、监测数据可靠直观的无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法，其特征在于在地下安装磁化率仪、主控计算机和声光报警装置组成的检测装置，磁化率仪的探头置于监测区围岩表面，磁化率仪与主控计算机相连对监测到的磁化率或剩磁强度进行实时记录和分析，主控计算机与声光报警装置相连通信；
无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的步骤如下
步骤I :将磁化率仪探头置于监测区围岩表面，接通电源和开启相应设备，实现磁化率仪、主控计算机及声光报警装置之间的相互通信；
步骤2 :通过磁化率仪对围岩进行监测，得到围岩实时的剩磁强度或磁化率数值，通过与主控计算机通信，主控计算机显示数值并进行分析；
步骤3 :由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形，由主控计算机软件判断是否达到设定的剩磁强度或磁化率变化阈值，然后确定是否启动声光报警装置发出预警。
设置地下和地面相互通信的两部分，地下部分包括磁化率仪、地下交换机、地下无线路由器和地下移动基站，磁化率仪通过地下交换机与地下无线路由器通过导线连接，地下无线路由器与地下移动基站无线通信相连；
地面监控部分包括地面移动基站、地面无线路由器、地面交换机、主控计算机和声光报警装置，地面移动基站与地面无线路由器无线通信相连，地面无线路由器与地面交换机、主控计算机和声光报警装置通过导线连接；
无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的步骤如下步骤I :将磁化率仪探头置于监测区围岩表面，将地下交换机与地下无线路由器固定于安全区域并通过导线连接，然后将磁化率仪与地下交换机通过导线连接实现相互通信；
步骤2 :沿地下的巷道、竖井或隧道布置安装地下移动基站，在地面布置安装地面移动基站，将地面无线路由器和地面交换机及主控计算机通过导线连接通信；
步骤3 :接通电源和开启相应设备，实现磁化率仪、地下交换机、地下无线路由器、地下移动基站、地面移动基站、地面无线路由器、地面交换机、主控计算机及声光报警装置之间的相互通信；
步骤4 :通过磁化率仪对围岩进行监测，得到围岩实时的剩磁强度或磁化率数值，通过与主控计算机通信，主控计算机显示数值并进行分析；
步骤5 :由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形，由主控计算机软件判断是否达到设定的剩磁强度或磁化率变化阈值，然后确定是否启动声光报警装置发出预警。
与现有技术相比，本发明的无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法所具有的有益效果是
I、操作简便、安全性高、成本较低通过磁化率仪监测深部围岩的岩爆,监测工序简单，实施方便，且可与现有的人员定位系统配合，成本较低，整个监测过程不影响工程的正常进行，解决了以往监测点在围岩上多处布置所导致的施工困难、繁琐、耗时长、成本高及危险性较大等问题，且当达到设定的阈值时可通过程控单片机通信启动声光报警装置实现预警，进一步确保了工作人员和设备的安全。
2、自动化程度高、无损伤通过磁化率仪的磁监测，实现了对深部围岩的无损无接触磁监测，避免了对围岩造成新的损伤和影响，地下采用无线通信，避免围岩破坏等对通信线路的影响，由主控计算机软件实时采集和显示监测数据并绘制图形，自动化程度进一步增强，节省了人力、物力。
3、监测数据实时、可靠、应用范围广磁监测受外界的干扰影响小且磁对围岩应力场的变化敏感，使得监测到的数据更真实可靠；通过地面地下的相互通信，由主控计算机软件可实时采集和显示监测数据并绘制图形，实现了对围岩磁的全程控实时监测；磁监测不仅可以应用在对深部围岩岩爆的预测预报上，还可以对应用于围岩的冒顶片帮、大变形和突水等预测预报上。
图I是实施例I无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法结构示意图。
图2是实施例2无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法地下部分结构示意图。
图3是实施例2无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法地面部分结构示意图。
图2-3是本发明的最佳实施例。
其中1、磁化率仪2、地下交换机3、地下无线路由器4、地下移动基站5、地面无线路由器6、地面交换机7、主控计算机8、声光报警装置9、地面移动基站。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法做进一步说明 具体实施方式
实施例I
参照附图I :
本发明无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法在地下安装磁化率仪I、主控计算机7和声光报警装置8组成的检测装置，磁化率仪I的探头置于监测区围岩表面，磁化率仪I与主控计算机7相连实现实时数据传输并对监测到的磁化率或剩磁强度进行实时记录和分析，主控计算机7与声光报警装置8相连通信实现监控并预警；
本装置直接在地下使用，对深部围岩岩爆无损实时磁监测预报的步骤如下
步骤I :将磁化率仪探头置于监测区围岩表面，接通电源和开启相应设备，实现磁化率仪、主控计算机及声光报警装置之间的相互通信；
步骤2 :通过磁化率仪对围岩进行监测，得到围岩实时的剩磁强度或磁化率数值，通过与主控计算机通信，主控计算机显示数值并进行分析；
步骤3 :由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形，由主控计算机软件判断是否达到设定的剩磁强度或磁化率变化阈值，然后确定是否启动声光报警装置发出预警。
实施例2
参照附图2-3
设置与地下部分相互通信的地面部分，地下部分由磁化率仪I、地下交换机2、地下无线路由器3和地下移动基站4组成，磁化率仪I通过地下交换机2与地下无线路由器3通过导线连接，地下无线路由器3与地下移动基站4无线通信相连；
地面部分由地面移动基站9、地面无线路由器5、地面交换机6、主控计算机7和声光报警装置8组成，地面移动基站9与地面无线路由器5无线通信相连，地面无线路由器5与地面交换机6、主控计算机7和声光报警装置8通过导线连接。
磁化率仪I与地下交换机2通过导线连接通信，地下交换机2与地下无线路由器3通过导线连接通信；地下无线路由器3与地下移动基站4及地面移动基站9和地面无线路由器5实现无线通信，地面无线路由器5与地面交换机6实现有线连接通信，地面交换机6与主控计算机7有线连接通信，主控计算机7与声光报警装置8有线连接通信。磁化率仪
I、地下交换机2、地下无线路由器3可以与企业已有的人员定位系统设备结合安装实现实时远程监测监控。
本系统地下部分安装在地下，地面部分直接安装在地面上，实现了在地面就可以方便的监测地下深部围岩岩爆的情况并发出预警。
对深部围岩岩爆无损实时磁监测预报的步骤如下
步骤I :将磁化率仪探头置于监测区围岩表面，将地下交换机与地下无线路由器固定于安全区域并通过导线连接通信，然后将磁化率仪与地下交换机通过导线连接通信；
步骤2 :沿地下的巷道、竖井或隧道布置与安装地下移动基站，在地面布置与安装 地面移动基站，将地面无线路由器和地面交换机及主控计算机通过导线连接通信；
步骤3 :接通电源和开启相应设备，实现磁化率仪、地下交换机、地下无线路由器、地下移动基站、地面移动基站、地面无线路由器、地面交换机、主控计算机及声光报警装置之间的相互通信；
步骤4 :通过磁化率仪对围岩进行监测，得到围岩实时的剩磁强度或磁化率数值，通过与主控计算机通信，主控计算机显示数值并进行分析；
步骤5 :由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形，由主控计算机软件判断是否达到设定的剩磁强度或磁化率变化阈值，然后确定是否启动声光报警装置发出预警。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法，其特征在于在地下安装磁化率仪(I)、主控计算机(7 )和声光报警装置(8 )组成的检测装置，磁化率仪(I)的探头置于监测区围岩表面，磁化率仪(I)与主控计算机(7)相连对监测到的磁化率或剩磁强度进行实时记录和分析，主控计算机(7)与声光报警装置(8)相连通信； 无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的步骤如下 步骤I :将磁化率仪探头置于监测区围岩表面，接通电源和开启相应设备，实现磁化率仪、主控计算机及声光报警装置之间的相互通信； 步骤2 :通过磁化率仪对围岩进行监测，得到围岩实时的剩磁强度或磁化率数值，通过与主控计算机通信，主控计算机显示数值并进行分析； 步骤3 :由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形，由主控计算机软件判断是否达到设定的剩磁强度或磁化率变化阈值，然后确定是否启动声光报警装置发出预警。
2.一种无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法，其特征在于设置地下和地面相互通信的两部分，地下部分包括磁化率仪(I)、地下交换机(2 )、地下无线路由器(3 )和地下移动基站(4)，磁化率仪(I)通过地下交换机(2)与地下无线路由器(3)通过导线连接，地下无线路由器(3)与地下移动基站(4)无线通信相连； 地面监控部分包括地面移动基站(9)、地面无线路由器(5)、地面交换机(6)、主控计算机(7)和声光报警装置(8)，地面移动基站(9)与地面无线路由器(5)无线通信相连，地面无线路由器(5)与地面交换机(6)、主控计算机(7)和声光报警装置(8)通过导线连接； 无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的步骤如下 步骤I :将磁化率仪探头置于监测区围岩表面，将地下交换机与地下无线路由器固定于安全区域并通过导线连接，然后将磁化率仪与地下交换机通过导线连接实现相互通信；步骤2 :沿地下的巷道、竖井或隧道布置安装地下移动基站，在地面布置安装地面移动基站，将地面无线路由器和地面交换机及主控计算机通过导线连接通信； 步骤3 :接通电源和开启相应设备，实现磁化率仪、地下交换机、地下无线路由器、地下移动基站、地面移动基站、地面无线路由器、地面交换机、主控计算机及声光报警装置之间的相互通信； 步骤4 :通过磁化率仪对围岩进行监测，得到围岩实时的剩磁强度或磁化率数值，通过与主控计算机通信，主控计算机显示数值并进行分析； 步骤5 :由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形，由主控计算机软件判断是否达到设定的剩磁强度或磁化率变化阈值，然后确定是否启动声光报警装置发出预警。
专利摘要
无损实时磁监测预报深部围岩岩爆的方法，属于矿业和岩土工程安全检测与监控技术领域：
。设置地下和地面相互通信的两部分，地下部分包括磁化率仪(1)、地下交换机(2)、地下无线路由器(3)和地下移动基站(4)，磁化率仪(1)通过地下交换机(2)与地下无线路由器(3)通过导线连接，地下无线路由器(3)与地下移动基站(4)无线通信相连；地面还设置主控计算机(7)和声光报警装置(8)。具有操作简便、安全性高、成本较低、自动化程度高、无损伤、监测数据实时、可靠、应用范围广等优点。
文档编号E21F17/18GKCN102182515 B发布类型授权 专利申请号CN 201110109285
公开日2013年1月16日 申请日期2011年4月22日
发明者张晓君 申请人:山东理工大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (7), 非专利引用 (2),