CN1991301A - 地下岩移的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下岩移的监测方法，该方法包括：(1)采用测斜仪采集各孔的A、B向的正反两个方向不同测量段的变形值，通过二次数据采集器记录所述的变形值；(2)采用数据通讯程序对步骤(1)中采集的各孔测试数据进行处理，以进一步实现数据转换处理，其中包括检查所测值是否有误；(3)按照步骤(1)和(2)周期性地采集监测数据，根据数据处理结果制作地下位移监测曲线，依据该曲线确定边坡变形的破坏特征和类型，并确定滑动面位置或变形界限。本发明可对现场监测数据实现智能采集、转换、存储记录，并且通过周期性的监测和分析，对露天煤矿的边坡稳定进行监测。

Description

地下岩移的监测方法

技术领域

本发明涉及一种监测地下岩移的方法，尤其涉及一种用于露天煤矿边坡稳定监测的地下岩移的监测方法。

背景技术

露天煤矿地下岩移监测是边坡稳定研究工作中的一项重要内容。地下岩移监测是通过仪器测量地下岩体相对于稳当地层的位移量、位移速度和方向，从而确定移动岩体的滑移面和变形变化规律。现有的用于监测地下岩移的方法是通过工程地质勘探钻孔来实现，利用工程地质勘探中的钻孔建立地下位移监测孔，在该监测孔中安装监测管。地下岩***移监测所使用的钻孔应穿过不稳定岩层至稳定地层。

在地下岩移监测工作中，监测数据的采集、处理十分重要。目前主要采用人工记录和输入所采集的数据，这种方式所存在的问题是：由于采集的数据量很大，导致现场记录以及向计算机输入的工作量繁重；另一方面，在记录和输入过程中容易人为地造成漏记、错记和输入错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下岩移的监测方法，该方法可实现智能化采集并处理监测数据。

为了实现上述目的，本发明的地下岩移监测方法包括以下步骤：

(1)采用地下岩移监测装置中的测斜仪采集各孔的A、B向的正反两个方向不同测量段的变形值，通过与测试传感器电缆相接的二次数据采集器记录所述的变形值。

其中，A向的正方向A+为岩层的主移动方向，该主移动方向一般为矿坑临空面方向，即测试时传感器探头上导轮指向的方向；与主移动方向A+相反的方向为A-；B向是与A向相垂直的方向，A+逆时针旋转90°以后的方向为B向的正方向B+，与B+相反的方向为B-。

本发明所采用的监测装置包括测斜仪、二次数据采集仪、测试导槽管和测斜仪的升降装置和钻孔，所述的测斜仪位于测试导槽管内部，测试导槽管位于钻孔内，测斜仪与其升降装置相连接，使测斜仪可在测试导槽管内上下移动，以测量不同深度的变形；所述的测斜仪的测量值通过测试电缆传送至二次数据采集仪。

在实际地下位移监测中，测斜导管安装前应充分洗孔，直到流出清水为止；测斜导管下到孔底后，用碎石和细沙混合料充填并保证充填质量。

为了保证监测的准确性，在安装地下岩移的监测装置时，所述的测试导槽管在钻孔中不能扭曲，各凹槽对接不能错位，管壁与钻孔壁之间充填应密实，导管底部必须安装到岩体不动层里，且需要用水泥砂浆浇灌牢固；又如测试中应规定好测试导槽管两对凹槽的方向，找准测斜仪输出值的正负方向。

(2)数据的转换处理：通过数据通讯程序对步骤(1)中采集的各孔测试数据进行处理，以进一步实现数据转换处理，其中包括检查所测值是否有误。

在对监测数据进行处理的过程中，首先须对所测的数据进行检查。数据检查的目的是检查测值是否有误。这里是指读数、记录、电缆提升三者配合不当造成读数错误，或是测斜仪导轮在管内跳槽引起测值有误。本发明所采用的检查方法是检查A、B向正反方向测值之和，即A_i++A_i-及B_i++B_i-的值是否各在其传感器标定的常数附近。若是，则测值有效；若不是，说明所测值有误，应即时查找原因、更正记录。对于有误的测量值，若属跳槽，则各段的和值很乱，需要重新测试。

此外，由于测斜仪的每次测试值为导槽管不同部位弯曲变形量，在计算岩层实际移动变形量时，应减去导槽管首次弯曲变形值，因此，应对首次观测进行初值计算，以备后续分析、计算使用。

本发明的参数计算方法如下：

某次导槽管每段的偏位值：

                Aij＝(A_ij++A_ij-)/2

                B_ij＝(B_ij++B_ij-)/2

某测点相对底部为不动点的相对水平偏位值：

$\mathrm{\Σ}{A}_{\mathrm{ij}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{ij}}$

${\mathrm{\ΣB}}_{\mathrm{ij}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{\mathrm{ij}}$

某高程的水平位移：

${\mathrm{\ΔA}}_{\mathrm{ij}}={\mathrm{\ΣA}}_{\mathrm{ij}}-{\mathrm{\ΣA}}_{i1}$

${\mathrm{\ΔB}}_{\mathrm{ij}}={\mathrm{\ΣB}}_{\mathrm{ij}}-{\mathrm{\ΣB}}_{i1}$

某高程的水平位移合矢量：

$S=\sqrt{{\mathrm{\ΔAij}}^2+{\mathrm{\ΔBij}}^2}$

某高程水平位移方位：

              β＝tg^-1(ΔBij/ΔAij)

(3)按照步骤(1)和(2)周期性地采集监测数据，根据数据处理结果制作地下位移监测曲线，依据该曲线确定边坡变形的破坏特征和类型，并确定滑动面位置或变形界限。

本发明采用数据处理软件根据步骤(2)中获得的上述数值可绘制深度-位移曲线、钻孔中某一深度位移历时曲线及位移速率历时曲线。可以某一比例***数字化地质剖面图中，供边坡稳定分析与变形的预测预报使用。

地下岩移曲线反映了岩体内部变形区和变形特征。依据地下位移监测曲线可确定边坡变形破坏特征和类型，并可确定滑动面位置或变形界限，典型的地下岩移监测曲线特征见图3和图4所示，其中，图3是边坡岩体松驰变形曲线的特征图，图4是边坡岩体滑移变形曲线的特征图。

本发明在测试中可按电缆上和深度标记每隔半米下降一次测斜仪，然后测试。一般在安装后10～15天左右测试。以后可根据边坡变形情况进行周期监测。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明所述的监测方法可以对测斜仪获得的现场监测数据实现自动采集、转换、存储记录，以避免人工记录、输入所带来的繁复工作，同时还可提高监测数据的准确性。

(2)本发明通过对地下岩移的监测和分析，可以圈定露天煤矿的可疑边坡的不稳定区段，确定不稳定边坡的滑坡类型，特别是确定不稳定的蠕动边坡的滑移面及滑移体变形破坏过程中的滑移速度和方向，从而为边坡变形破坏过程的研究、滑坡的中长期预测预报提供实际的基础数据。

附图说明

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是根据本发明的监测装置的主视方向的示意图；

图2是图2中的测斜仪的放大图；

图3是边坡岩体松驰变形曲线特征图。

图4是边坡岩体滑移变形曲线特征图。

图5是本发明的实施例中得到的监测孔位移曲线。

具体实施方式

本实施例所采用的监测装置的结构示意图如图1所示，该装置包括测斜仪1、二次数据采集仪2、测试导槽管3和测斜仪3的升降装置4和钻孔5，测斜仪3位于测试导槽管3内部，测试导槽管3位于钻孔5内，测斜仪3与其升降装置4相连接，其中的升降装置通过绞轮使测斜仪3可在测试导槽管内上下移动，以测量不同深度的变形；测斜仪1的测量值通过测试电缆传送至二次数据采集仪2。

上述测斜仪1是伺服加速度式测斜仪，其放大图如图2所示，由图2可知，该测斜仪包括导向轮11和探头12，通过电缆6将其测得的数据传输值二次采集仪2。

采用上述监测装置按照本发明的监测方法对某矿所建立的地下岩移监测孔进行了近2年的监测，获得该监测孔的地下位移曲线，如图5所示。所列出的地下岩移监测数据表为选取不同监测深度的岩移统计分析值。

                                表1在监测孔不同深度的岩移统计值(单位：mm)

深度(m)	项目	监测日期
								02.10.29.	03.10.14	04.3.18	04.4.8	04.9.24	04.10.22
		7.5	位移值	-5.06	448.86	556.61	556.24							580.66	593.63
位移差值	-5.06							453.92	107.75	-0.37	24.42	12.97
			天数	8	360	153	20						165	28
日均位移	-0.633							1.26	0.704	-0.019	0.148	0.463
			17.5	位移值	-4.4	382.86	493.83						503.4	552.28	562.19
位移差值	-4.4	387.26						110.97	9.57	48.88	9.91
				天数	8	360	153					20	165	28
日均位移	-0.55	1.076						0.725	0.479	0.296	0.354
				30.0	位移值	-1.93	215.42					274.79	275.4	288.78	293.8
位移差值	-1.93	217.35	32.37					0.61	13.38	5.02
					天数	8	360				153	20	165	28
日均位移	0.241	0.604	0.212					0.031	0.081	0.179
					40.5	位移值	-0.08				15.16	24.2	24.15	25.35	25.85
位移差值	-0.08	15.24	9.04	0.05				1.2	0.5
						天数	8			360	153	20	165	28
日均位移	-0.01	0.042	0.059	0.003				0.007	0.018

从该孔的地下岩移监测数据表及地下位移曲线中可以看出，该监测孔自建立以后，除初值测定外共进行了6次监测，经过近两年的时间，移动量最大点出现在地面以下7.5m处，该位置的位移值累计达到593.63mm，自初始监测时间至测量截止时间，历时共730天，日平均变形量为0.813mm。从变形位移曲线特征来看，地下位移曲线自下而上略呈弯弓形，向北(A+)方向缓慢平移，表现出整***移特征，与图3中的地下位移曲线特征相似。由此可知，所监测的边坡岩体具有松弛变形曲线特征。

Claims (4)

1.一种地下岩移的监测方法，包括以下步骤：

(1)采用地下岩移监测装置中的测斜仪采集各孔的A、B向的正反两个方向不同测量段的变形值，通过与测试传感器电缆相接的二次数据采集器记录所述的变形值；其中，A向的正方向A+为岩层的主移动方向，与主移动方向A+相反的方向为A-，B向是与A向相垂直的方向，A+逆时针旋转90°以后的方向为B向的正方向B+，与B+相反的方向为B-；

(2)数据的转换处理：通过数据通讯程序对步骤(1)中采集的各孔测试数据进行处理，以进一步实现数据转换处理，其中包括检查所测值是否有误；

(3)按照步骤(1)和(2)周期性地采集监测数据，根据数据处理结果制作地下位移监测曲线，依据该曲线确定边坡变形的破坏特征和类型，并确定滑动面位置或变形界限。

2.根据权利要求1所述的地下岩移的监测方法，其中，在所述的步骤(2)中，对步骤(1)中采集的各孔测试数据进行如下处理：

某次导槽管每段的偏位值：

Aij＝(A_ij++A_ij-)/2

B_ij＝(B_ij++B_ij-)/2

某测点相对底部为不动点的相对水平偏位值：

$\mathrm{\Σ}{A}_{\mathrm{ij}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{ij}}$

$\mathrm{\Σ}{B}_{\mathrm{ij}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{\mathrm{ij}}$

某高程的水平位移：

ΔA_ij＝∑A_ij-∑A_i1

ΔB_ij＝∑B_ij-∑B_i1

某高程的水平位移合矢量：

$S=\sqrt{{\mathrm{\ΔAij}}^2+\mathrm{\Δ}{\mathrm{Bij}}^2}$

某高程水平位移方位：

β＝tg^-1(ΔBij/ΔAij)

3.根据权利要求1或2所述的地下岩移的监测方法，其中，在所述的步骤(2)中，检查所测值是否有误的方法是：检查A、B向正反方向测值之和，即A_i++A_i-及B_i++B_i-的值是否各在其传感器标定的常数附近；若是，则测值有效；若不是，说明所测值有误。

4.根据权利要求3所述的地下岩移的监测方法，其中，在所述的步骤(1)中，所述的主移动方向为矿坑临空面方向。

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