[发明专利]巷道二次支护时机与范围的确定方法

权利要求书

1.巷道二次支护时机与范围的确定方法，其特征在于：包括以下步骤,

（1）一次支护：巷道掘进后，根据巷道围岩性质及所处应力环境，选择合适锚杆、锚索基本支护参数，对巷道围岩顶板及两帮进行一次支护；

（2）选择测试地点：在滞后掘进工作面50m处，选择不受掘进头影响的地方，且周围5m半径范围内巷道没有渗水，风管、水管没有渗漏，温度基本恒定；

（3）准备工作：向选择后的测试地点处的顶板钻孔，在钻孔内安装固定装置，将红外热成像仪放置在固定装置内，调整角度，调整成像距离、角度及焦距，以成像效果最佳为标准；记录温度、风速、位置、拍摄距离、角度；拍摄并记录被测区域红外及可见光图像；

（4）布置控制点定位：由于红外成像测量是非接触式，受镜头光学变形、拍摄角度、拍摄距离和被测表面的形状多方因素的影响，使得测量结果不能真实地反映被测表面的几何位置信息，因此需布置控制点定位；

（5）观测：对巷道底板、两帮及顶板表面进行连续观测，每隔30分钟拍摄红外热像图一张及可见光图像一张，记录温度、风速、位置、拍摄距离、角度；同时监测巷道变形量，当巷道变形量超过巷道允许变形量时，停止观测；

（6）红外热像图处理：由于被测物体表面的发射率难以准确设定，并受环境温度、被测物体温度和视角因素的影响被测表面的温度难以准确测量，为减少巷道表面辐射率差异以及环境因素造成的辐射场不均所带来的影响，突出围岩损伤破坏造成的热辐射变化，以第一张红外图像温度值为起始值，对过程中获得的图像做差值处理，利用差值后的图像进行热辐射温度场的变化分析；

假定拍摄第一张红外图像时，巷道围岩无损伤，认为这个温度值就是红外热像检测时的基准值t，当有温差Δt时，认为巷道围岩已损伤，Δt越大，巷道围岩损伤越严重；

（7）二次支护时间及面积确定：随着巷道围岩应力的不断调整，红外图像升温和降温逐渐明显，以出现剧烈高温辐射之前8小时作为二次支护时间，出现剧烈高温辐射的区域面积作为二次支护面积；

（8）损伤程度确定；

（9）支护深度的确定；

（10）根据以上方法确定了二次支护范围，然后损伤程度不同，采取补打锚杆或补打锚杆+注浆的手段进行二次支护加强围岩的承载性能。

2.根据权利要求1所述的巷道二次支护时机与范围的确定方法，其特征在于：步骤（4）布置控制点定位的具体过程为，

A、首先在被测表面上按一定规律布置M×N个网格结点，M和N均为自然数，为简便起见，可利用一次支护的锚杆作为节点，如不满足精度，可补打短锚杆；

B、为使锚杆节点与被测巷道表面有较大的温度差异，可使两者黑度值有较大差异，从而使热像仪感受到的温度不同，将锚杆端部涂成白色；

C、以测量范围左下角为原点，通过测量确定锚杆节点的几何位置坐标(A,B)；

D、用热成像仪拍摄所测范围得到一幅校准网格的热像图，确定每个锚杆节点在热像图中的像素坐标(a,b)，建立像平面上部分像素点与物平面间的一一对应关系。

3.根据权利要求2所述的巷道二次支护时机与范围的确定方法，其特征在于：步骤（7）二次支护面积确定的具体过程为，

如果红外热成像仪的分辨率为m×n，m和n均为自然数，就表明被测区域被划分为m×n个微小网格面并在红外热像中形成m×n个像素点；由于损伤边缘处的表面温度界限值难以准确确定，假定损伤边界处的温差为最大温差Δt_max的k倍，则损伤面积A的计算公式为：

式中：N 为温差大于kΔtmax所对应的像素个数；a为每个像素代表的实际尺寸大小，，S为拍摄总面积；

为了便于施工，如果控制点周围内存在损伤区域，就将此区域全部视为二次支护面积。