專利名稱：圍巖裂隙掃描探測儀的制作方法
1.技術(shù)領(lǐng)域地下工程，包括所有金屬和非金屬礦山地下開挖。
2.背景技術(shù)所有的地下工程在開挖時(shí)，如巷道、隧道、洞室和工作場都破壞原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，應(yīng)力的從新分布使圍巖處于不同的破壞和受力狀態(tài)，因此在地下工程在開挖時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)。目前最普遍的支護(hù)方式是錨桿支護(hù)，這種支護(hù)最基本的支護(hù)原理是控制、支護(hù)圍巖破碎帶，充分發(fā)揮利用深部穩(wěn)定圍巖支撐作用。合理支護(hù)方式的基本依據(jù)是開挖后巷道圍巖破壞范圍和程度。本專利不僅可以實(shí)現(xiàn)拍攝橫向圖片同時(shí)還可以沿著孔深連續(xù)拍攝縱向孔壁圖片，更加直觀定性觀察圍巖裂隙和破壞程度及松動(dòng)范圍。此外，通過聲納或超聲波測試可以實(shí)現(xiàn)定量描述圍巖破壞和松動(dòng)范圍。該專利的實(shí)現(xiàn)對安全合理選擇地下工程支護(hù)方式具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。
3.發(fā)明內(nèi)容1)在鉆孔探頭上安裝微型數(shù)字?jǐn)z像頭，連續(xù)沿孔壁拍攝，如圖所示。
2)在鉆孔探頭上安裝微型聲納發(fā)射頭，連續(xù)沿孔壁進(jìn)行測試，根據(jù)反射波形狀判斷孔壁裂隙長度和深度，定量劃分圍巖的破壞范圍，如圖所示。
3)數(shù)字?jǐn)z像頭和聲納發(fā)射頭均與計(jì)算機(jī)連接(USB)，觀測結(jié)果即可觀察又可儲(chǔ)存?zhèn)湟院笳{(diào)用和打印。
4)對地下工程圍巖的破壞范圍實(shí)現(xiàn)了定性和定量描述，為支護(hù)設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。
5)實(shí)現(xiàn)從孔底到孔口圍巖范圍破壞帶的定性和定量劃分。
4.


圖1是圍巖裂隙掃描探測儀工作原理示意圖，整套掃描探測儀由探頭、導(dǎo)線和接收器組成。圖2是探頭結(jié)構(gòu)示意圖，在探頭兩側(cè)分別裝有微型數(shù)碼攝像頭和聲納發(fā)射器，探頭通過導(dǎo)線直接與計(jì)算機(jī)連接。圖3是攝像頭沿孔壁拍攝的鉆孔縱向剖面示意圖，直接觀察孔壁裂隙狀態(tài)。圖4是聲納發(fā)射器沿鉆孔壁記錄的反射波紋形狀示意圖，以此定量描述孔壁裂隙狀態(tài)。
5.具體實(shí)施方式
1)在地下工程不同地點(diǎn)和不同方位向圍巖打鉆孔，深度可根據(jù)圍巖強(qiáng)度和狀態(tài)確定。如巖體圍巖孔深為10米左右，而對煤體圍巖孔深就要達(dá)到15米或20米。
2)打完鉆孔后，用水將孔內(nèi)沖洗干凈，待孔壁干燥。
3)將探頭沿鉆孔送入孔底。待與接受器連接好后，逐步將探頭向孔口移動(dòng)，連續(xù)拍攝孔壁照片和記錄聲納反射波。
4)根據(jù)已標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)反射波，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成圖形。
5)根據(jù)圖片和反射波紋準(zhǔn)確劃分圍巖松動(dòng)范圍及破碎代范圍，為合理支護(hù)提供可靠理論依據(jù)。
權(quán)利要求
1.通過圍巖鉆孔準(zhǔn)確確定圍巖破壞、松動(dòng)和穩(wěn)定范圍。
2.通過微型數(shù)字?jǐn)z像頭與計(jì)算機(jī)直接觀察孔壁裂隙分布、圍巖松動(dòng)范圍并獲得不同方位從孔底到孔口鉆孔縱向剖面圖。
3.利用聲納或超聲波發(fā)射器根據(jù)反射波紋形態(tài)定量描述圍巖破壞、松動(dòng)和穩(wěn)定范圍并繪制相應(yīng)圍巖縱向圍巖狀態(tài)圖。
4.在一個(gè)探頭上同時(shí)鑲嵌攝像頭和聲納探測儀并同時(shí)與計(jì)算機(jī)相連。
全文摘要
任何地下工程都需要不同方式的支護(hù)形式，如，地鐵隧道砌碹、礦山鋼梁支護(hù)和錨噴支護(hù)，而合理的支護(hù)方式是根據(jù)圍巖強(qiáng)度和松動(dòng)范圍。因此如何準(zhǔn)確測定圍巖裂隙分布、松動(dòng)范圍和破壞程度對地下工程安全合理支護(hù)具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。圍巖裂隙掃描探測儀通過圍巖鉆孔，利用微型數(shù)字?jǐn)z像頭通過與計(jì)算機(jī)連接直接沿孔深觀察鉆孔壁裂隙發(fā)育及圍巖破壞狀態(tài)，從而達(dá)到定性描述圍巖松動(dòng)范圍。利用聲納發(fā)射器沿孔深記錄反射波形態(tài)，根據(jù)校訂標(biāo)準(zhǔn)波紋定量描述圍巖的松動(dòng)范圍。本發(fā)明可直接沿鉆孔深度給出圍巖縱向剖面裂隙分布圖，同時(shí)準(zhǔn)確定量劃分圍巖破壞、松動(dòng)和穩(wěn)定范圍。
文檔編號G01N35/00GK1710425SQ20051007317
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者于海湧 申請人:于海湧, 金智新, 白希軍