[发明专利]一种软岩巷道智能多孔锚注系统及锚注方法

权利要求书

1.一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，包括：

注浆机构，所述注浆机构能够对软岩层进行多孔注浆作业；

浆液扩散监测系统，所述浆液扩散监测系统能够获取浆液在软岩层中的扩散状态信息，所述浆液扩散监测系统通过信号线向计算机进行信号传输；

注浆智能控制装置，所述注浆智能控制装置能够采集所述注浆机构内的浆液运行数据并控制浆液运行状态，通过信号线向计算机传输数据并接收计算机传输的锚注操作作业指令；和

计算机，所述计算机内设置运算程序，能够通过逻辑分析运算所述注浆机构内的浆液运行状态和浆液在软岩层中的扩散状态信息，并形成锚注操作作业指令下达给注浆智能控制装置，进而控制注浆机构进行锚注作业。

2.根据权利要求1所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述注浆机构包括拌浆桶，贮浆桶，注浆泵，浆液分流装置和不少于一个的注浆锚杆，所述拌浆桶，贮浆桶，注浆泵和浆液分流装置通过注浆管路顺次连接，所述浆液分流装置通过注浆管路连接注浆锚杆，所述注浆泵与所述浆液分流装置之间设有入浆阀，所述注浆管路上设有压力调节阀和出浆阀。

3.根据权利要求2所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述注浆机构还包括回浆管路和泄浆管路，所述回浆管路连接所述拌浆桶和所述浆液分流装置；所述泄浆管路设置于所述注浆管路靠近注浆锚杆的位置，所述回浆管路设有回浆阀，所述泄浆管路设有泄浆阀。

4.根据权利要求2所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述注浆管路位于注浆泵之后还设有增压泵。

5.根据权利要求1所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述注浆智能控制装置包括控制模块、数据传输模块和浆液信息采集模块；所述控制模块用于控制注浆机构中各执行元件的启停，进而控制注浆的压力、流量；所述浆液信息采集模块用于采集注浆机构浆液的压力信息和流量信息，所述数据传输模块用于将浆液信息采集模块采集的信息传输至计算机。

6.根据权利要求5所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述控制模块包括注浆泵控制模块、增压泵控制模块、回浆阀控制模块、泄压阀控制模块、入浆阀控制模块、压力调节阀控制模块和和出浆阀控制模块。

7.根据权利要求5所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述浆液信息采集模块包括用于采集注浆管路压力信息的注浆压力传感器，用于采集注浆管路流量信息的注浆流量传感器，以及用于采集浆液分流装置的浆液压力信息的储浆压力传感器。

8.根据权利要求1所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述浆液扩散监测系统包括电法监测装置和微震监测装置，所述电法监测装置通过岩体与浆液视电阻率的不同测量岩体内浆液的有效扩散范围和扩散方向；所述微震监测装置能够通过裂隙岩体中浆液扩散时劈裂现象的能量释放信号识别岩体内浆液的有效扩散路径范围。

9.根据权利要求8所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述微震监测装置包括微震检波器、数据分站和地下监测主机；将同时进行注浆的多个注浆锚杆为一组，微震检波器布置在每组注浆锚杆的两端，所述微震检波器、数据分站、地下监测主机相互之间通过信号线连接，所述地下监测主机通过信号线连接计算机。

10.根据权利要求8所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统，其特征在于，所述电法监测装置包括通过信号线相互连接的电法采集主机、供电电极和测量电极；所述供电电极布置在需要进行锚注的巷道两端，所述测量电极布置在每组注浆锚杆的两端；所述电法采集主机通过信号线连接计算机。

11.根据权利要求1至10任一项所述的一种软岩巷道智能多孔锚注系统的锚注方法，包括以下步骤：

步骤一：根据矿井软岩巷道地质条件以及每组注浆锚杆位置，在多孔锚注施工前布置微震监测装置和电法监测装置，并按照设计工艺将矿井软岩巷道智能多孔锚注系统安装到位满足工程要求；初设注浆压力P₀、初设注浆流量V₀和预设浆液扩散范围R₀；

步骤二：通过计算机向注浆智能控制装置下达作业指令，启动注浆泵和增压泵，打开入浆阀，关闭压力调节阀，出浆阀，泄浆阀和回浆阀，将贮浆桶中的浆液输送至浆液分流装置中，浆液分流装置内的浆液高度超过最上层的出浆孔高度时，打开压力调节阀和出浆阀，通过注浆管路输送浆液至注浆锚杆向钻孔内注浆，注浆压力传感器、注浆流量传感器和储浆压力传感器实时采集注浆管路内的注浆信息和浆液分流装置内的压力信息，注浆智能控制装置实时将采集的浆液状态数据通过信号线传输至计算机；

步骤三：利用微震监测装置实时获取的能量波形数据，并对其进行滤波处理，确定微震事件参数包括：微震事件的数目、每个微震事件的空间定位、每个微震事件的震源参数、每个微震事件发生的时间，通过微震事件参数分析，将注浆时的能量大于一定值的微震事件相连获得注浆微震劈裂范围R₁，从而确定浆液的有效扩散路径范围；同时利用电法监测装置获得注浆范围内视电阻率图像，通过电法监测装置分析注浆范围内视电阻率图像，选取电阻率小于一定值的电阻率图像范围R₂，确定浆液的有效扩散范围和扩散方向；

步骤四：计算机将获取的所述注浆微震劈裂范围R_1、电阻率图像范围R₂结合注浆压力传感器、注浆流量传感器信息进行判断：

当R₀＞min｛R₁，R₂｝，而其所连接注浆管路上的流量传感器信息不再变化且注浆压力传感器信息数值达到初设注浆压力P₀时，计算机控制注浆智能控制装置自动调节压力调节阀提高注浆压力，进行增压注浆；

当R₀≤min｛R₁，R₂｝时，则认为浆液已在相当程度上或在一定范围的岩层内部强制贯通堵塞裂隙，计算机控制注浆智能控制装置自动调节压力调节阀降低注浆压力至初设注浆压力P₀，直至注浆流量传感器采集到的注浆流量明显降低或注不进浆时，停止注浆锚杆注浆工作；

步骤五：当一组注浆锚杆注浆工作完成后，对各个注浆管路进行泄浆，待泄浆完毕后，将注浆管路与注浆锚杆拆离，用注浆泵泵送清水，打开所有阀，进行装置的清洗。