[发明专利]一种脉冲作业控制巷道底鼓方法

权利要求书

1.一种脉冲作业控制巷道底鼓方法，包括钻孔触探仪和电脉冲装置（4），所述钻孔触探仪包括输送杆（8）、升降器（7）、探头（9）、探针（10）、手压泵（6）和数据采集仪（12），所述输送杆（8）为伸缩式杆件，输送杆（8）的下端与升降器（7）连接，其外径小于钻孔（2）的内径；所述升降器（7）安装在巷道（5）内，升降器（7）为可升降式结构，且俯仰角度可调节，从而不仅可以调整输送杆（8）进入钻孔（2）的深度，也可以调节输送杆（8）的角度以适应不同角度的钻孔（2）；所述探头（9）安装在输送杆（8）的上端，其顶端周身均匀的设置有四个径向安装孔（24），其内部还设置有连通到四个径向安装孔（24）里端的油道（27），油道（27）的进油口（28）设置在探头（9）的表面；探针（10）的数量四个，四个探针（10）分别安装在四个径向安装孔（24）中，且两两成对的分布在x轴和y轴方向上；探针（10）的里端外侧安装有活塞环（25），并通过活塞环（25）与径向安装孔（24）滑动密封配合，探针（10）的长度小于径向安装孔（24）的深度，且其里端还通过拉簧（26）与径向安装孔（24）的孔底连接；探针（10）顶端的外部设置在压力传感器；在探头（9）上设置有检测探针（10）伸出长度的位移传感器；所述手压泵（6）设置在巷道（5）内，且通过油路（13）与探头（9）上的进油口（28）连接；所述数据采集仪（12）通过电缆（11）与位移传感器和压力传感器连接；

所述电脉冲装置（4）包括推杆（18）、操作台（16）、冲击波产生器（17）、封孔器（19）和控制器（14），所述推杆（18）的上端与操作台（16）连接，其外径小于钻孔（2）的内径；所述操作台（16）设置在巷道（5）内，操作台（16）用于控制推杆（18）伸缩长度和俯仰角度的调节；所述冲击波产生器（17）的尺寸小于钻孔（2）的内径，其安装在推杆（18）的上端，其外部相对的两侧固定嵌设有呈V字形的聚能罩（15），聚能罩（15）的里端与冲击波产生器（17）的出口相连通；所述封孔器（19）为筒式结构，其套设在推杆（18）的外部，并与钻孔（2）的孔口相配合，用于建立推杆（18）与钻孔（2）的孔口之间的密封连接；封孔器（19）上设置有连通到其内腔中的注水口（20）；控制器（14）与操作台（16）和冲击波产生器（17）连接；

其特征在于，具体包括以下步骤；

S1：在巷道（5）左右两侧的帮部与底板的两交接处，以一定的间距分别布设一排钻孔（2），每排钻孔（2）均由巷道（5）一侧倾斜45度向下且向外侧延伸到底板岩层（3）中；每个钻孔（2）的深度均为3m；

S2：利用钻孔触探仪对钻孔（2）进行探测；通过调节升降器（7）将输送杆（8）放进钻孔（2）的内部，并将探头（9）输送到钻孔（2）内的待测位置；启动手压泵（6）工作通过油路（13）和油道（27）向径向安装孔（24）中供油，油液同时推动四个活塞环（25）向外侧移动，进而推动x轴方向上的两个探针（10）分别沿x轴正、负两个方向同时伸出，推动y轴方向上的两个探针（10）分别沿y轴正、负两个方向同时伸出；探针（10）缓慢伸出后，其端部逐渐与岩层（3）接触并压紧，直至深入到岩层（3）中；数据采集仪（12）利用压力传感器和位移传感器进行信号的实时采集，并根据采集的信号分析钻孔（2）内压力和位移的信息数据，同时对信息数据进行记录和存储；断开手压泵（6）和油路（13）之间的连接，在拉簧（26）的作用下，探针（10）回缩到探头（9）内部，再通过调节升降器（7）带动输送杆（8）回缩，使探头（9）回缩至下一探测深度；依次获得不同深度的岩层（3）受压情况和位移信息数据，直至完成整个钻孔（2）的探测过程；

S3：数据采集仪（12）根据获得的钻孔（2）内压力和位移的信息数据，分析出不同深度岩层（3）受压变形情况，并通过与其连接的显示装置进行受压变形情况的显示；结合受压变形情况推断出后续底板致裂所需的冲击波能量参数；

S4：利用电脉冲装置（4）在巷道（5）底板的第一个钻孔（2）进行作业，通过操作台（16）控制推杆（18）伸入到钻孔（2）的底部，利用封孔器（19）封住钻孔（2）的孔口，并通过连接在注水口（20）上的水路进行注水作业；钻孔（2）中注满水后，接通电源，冲击波通过冲击波产生器（17）进行能量的释放，通过冲击波产生器（17）上部安装的聚能罩（15）将能量聚集瞬时释放，聚能罩（15）进口尺寸小，出口尺寸大，且由进口向出口的尺寸逐渐向外部张开，能确保冲击波能量可靠稳定的作用于岩层（3）；冲击波沿着聚能罩（15）方向定向致裂岩层（3），冲击波能量释放的瞬间对岩层（3）产生撕裂作用，扩散的冲击波结合钻孔（2）中的水形成电液效应，进而会对岩层（3）进行撕裂式破坏，在冲击波重复作业时，岩层（3）会产生裂隙，通过注水口（20）持续低压注水，并保持恒定的水压，水沿着冲击波产生的裂隙，进入到岩层（3）深部，利用水将冲击波进一步耦合到岩层（3），水既能充当冲击波的传播介质，又能起到保护冲击波产生器（17）的作用，重复进行多次冲击作业形成放射状致裂面，直至岩层（3）裂隙扩展到指定范围，即完成该作业点的作业，接着收缩推杆（18）至下一作业点位置，重复上一个作业点的作业方式，依次作业至距孔口0.3m处，即完成一个钻孔（2）作业；控制器（14）通过冲击波产生器（17）能获得冲击波的实时延伸距离，进而获得致裂面的形状并在显示器上进行显示；

S5：通过控制器（14）上连接的显示器观察冲击波致裂范围，在达到预期效果后，取出电脉冲装置（4），并进行下一邻近钻孔（2）的冲击作业，重复步骤S4的操作，同时，通过水压的变化情况，判断当前钻孔（2）的致裂范围是否与上一钻孔（2）的致裂范围是否贯通，在两个相邻致裂面相通时，即完成该钻孔（2）的冲击作业，并继续进行下一钻孔（2）的冲击作业，直至整个巷道（5）底板致裂作业全部结束，致裂作业全部结束后，巷道（5）帮部与底板在致裂面处切断，阻断了巷道（5）帮部对底板的挤压，减小巷道（5）变形量；

S6：在巷道（5）另一侧，重复步骤S4至步骤S5，完成巷道（5）底板另一侧的钻孔（2）致裂作业，切断巷道（5）两侧帮部对底板的挤压；

S7：完成底板致裂后，根据底板的变形情况，进行后期注浆锚杆加固；在钻孔（2）中先放入锚固剂，再打入注浆锚杆，从注浆锚杆上注浆口注入浆液，浆液沿着致裂面扩散，注浆量大，浆液与破碎岩体重新形成一个整体，增强了围岩的整体性，减小了底板的变形，底板变形控制过程完成。