本發(fā)明屬于煤層開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圍巖測試方法及測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

圍巖是煤層回采巷道工作面的周圍巖體。煤層回采過程中以及回采之后，回采面的圍巖的應(yīng)力狀態(tài)往往會發(fā)生改變，使得回采面的圍巖發(fā)生變形或破壞產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而使得地層水涌入回采巷道，造成突水，直接威脅到作業(yè)人員的安全。因此回采面的圍巖變形與破壞情況是礦井安全生產(chǎn)中十分關(guān)注的問題。

現(xiàn)有技術(shù)可通過栓塞將圍巖中的鉆孔隔離出一定長度的孔段，并向該孔段壓水，根據(jù)壓力與流量的關(guān)系確定圍巖的變形與破壞情況。但其只能對圍巖中的鉆孔的變形與破壞情況進(jìn)行定性測試，無法準(zhǔn)確測試圍巖變的形變量和變形范圍。

上述方法僅能測得圍巖是否產(chǎn)生形變或產(chǎn)生裂縫，無法準(zhǔn)確反映巖石的形變量和變形范圍，使得煤層開采存在較大安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種圍巖測試方法及測試系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置的配合使用，可準(zhǔn)確測得圍巖的形變參數(shù)，提高了圍巖變形情況的測試精度，消除了煤層開采的安全隱患。

本發(fā)明提供一種圍巖測試方法，包括：

獲取數(shù)據(jù)采集裝置所采集的待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)；其中，所述數(shù)據(jù)采集裝置置于所述待測圍巖中的鉆孔中；

根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述每個時段的電場數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的電阻率數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)和所述每個時段的電阻率數(shù)據(jù)，確定所述圍巖在所述每個時段內(nèi)的形變參數(shù)。

所述根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

獲取所述數(shù)據(jù)采集裝置所采集的所述待測圍巖在所述每個時段的溫度；

根據(jù)所述每個時段的溫度，確定所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，并去除所述異常數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)去除所述異常數(shù)據(jù)后的所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)每個時段的所述應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)，包括：

對所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行積分處理，得到所述每個時段的位移場的分布曲線圖；其中，所述位移場的分布曲線圖包括用于表征所述每個時段的位移場數(shù)據(jù)的曲線。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述每個時段的電場數(shù)據(jù)，得到所述每個時段的電阻率數(shù)據(jù)，包括：

對所述每個時段的電場數(shù)據(jù)進(jìn)行電阻率反演操作，得到所述每個時段的電阻率反演圖；其中，所述電阻率反演圖包括用于表征所述每個時段的電阻率數(shù)據(jù)的分布范圍。

本發(fā)明提供一種圍巖測試系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置與所述數(shù)據(jù)處理裝置連接；

所述數(shù)據(jù)采集裝置用于采集待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)，并將采集到的每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和所述每個時段的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理裝置；其中，所述數(shù)據(jù)采集裝置置于所述待測圍巖中的鉆孔中；

所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于根據(jù)所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和所述每個時段的電場數(shù)據(jù)，確定所述待測圍巖的形變參數(shù)；所述數(shù)據(jù)處理裝置置于所述待測圍巖的鉆孔外。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括：應(yīng)變傳感光纜、電極和套管，所述應(yīng)變傳感光纜和所述電極固定在所述套管外側(cè)，所述套管置于所述待測圍巖的鉆孔中；

所述應(yīng)變傳感光纜用于采集所述待測圍巖在所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并將采集到的所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理裝置；

所述電極用于采集所述待測圍巖在所述每個時段的電場數(shù)據(jù)，并將采集到的所述每個時段的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理裝置。

可選的，所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括：溫度補(bǔ)償光纜，所述溫度補(bǔ)償光纜固定在所述套管的外側(cè)；

所述溫度補(bǔ)償光纜用于采集所述待測圍巖在所述每個時段的溫度，并將采集到的所述每個時段的溫度發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理裝置。

可選的，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)所述每個時段的溫度，確定所述每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，并去除所述異常數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供一種圍巖測試方法及測試系統(tǒng)，其中，該圍巖測試方法包括：獲取數(shù)據(jù)采集裝置所采集的待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)；其中，該數(shù)據(jù)采集裝置置于該待測圍巖中的鉆孔中；根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)；根據(jù)該每個時段的電場數(shù)據(jù)，得到該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)；根據(jù)該每個時段的位移場數(shù)據(jù)和該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)，確定該圍巖在該每個時段內(nèi)的形變參數(shù)。該圍巖測試方法，通過數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置的配合使用，可準(zhǔn)確測得圍巖的形變參數(shù)，提高了圍巖變形情況的測試精度，為消除煤層開采的安全隱患提供了理論指導(dǎo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的圍巖測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的圍巖鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的圍巖測試方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明提供的另一種圍巖測試方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明提供的位移場的分布曲線圖；

圖6為本發(fā)明提供的電阻率反演圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-數(shù)據(jù)采集裝置；

2-數(shù)據(jù)處理裝置；

3-溫度傳感光纜；

4-電極；

5-電極通訊線；

6-套管；

7-頂板鉆孔；

8-底板鉆孔。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種圍巖測試系統(tǒng)，圖1為本發(fā)明提供的圍巖測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示的圍巖測試系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集裝置1和數(shù)據(jù)處理裝置2，數(shù)據(jù)采集裝置1與數(shù)據(jù)處理裝置2連接。

數(shù)據(jù)采集裝置1用于采集待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)，并將采集到的每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和每個時段的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2；其中，數(shù)據(jù)采集裝置1置于該待測圍巖中的鉆孔中。

數(shù)據(jù)處理裝置2，用于根據(jù)該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和該每個時段的電場數(shù)據(jù)，確定該待測圍巖的形變參數(shù)；該數(shù)據(jù)處理裝置置于該待測圍巖的鉆孔外。

具體的，該待測圍巖可包括：位于回采面頂部的圍巖和位于回采面底部的圍巖。其中，位于回采面頂部的圍巖可稱為頂板圍巖，位于回采面底部的圍巖可稱為底板圍巖。該待測圍巖中的鉆孔為該待測圍巖中朝向回采面的鉆孔。

該每個時段的電場數(shù)據(jù)可以是地電場數(shù)據(jù)。

圖2為本發(fā)明提供的圍巖鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該待測圍巖的鉆孔可包括：頂板鉆孔7和底板鉆孔8。其中，頂板鉆孔7可以是位于頂板圍巖中的鉆孔，底板鉆孔8可以是位于底板圍巖中的鉆孔。

其中，頂板鉆孔7與回采面之間垂直距離的最大值為第一預(yù)設(shè)值。該第一預(yù)設(shè)值可以大于或等于導(dǎo)水裂縫帶的高度。該導(dǎo)水裂縫帶可以是該頂板圍巖內(nèi)部能積聚地下水或能使得地下水流通過的通道。該頂板鉆孔穿過該導(dǎo)水裂縫帶，可使得測得的數(shù)據(jù)能更加精確的反映待測圍巖內(nèi)部的變形和破壞情況。

底板鉆孔8與回采面之間垂直距離的最大值為第二預(yù)設(shè)值。該第二預(yù)設(shè)值可大于或等于底板破壞帶的深度。該底板破壞帶可以是該底板圍巖連續(xù)性遭到破壞，導(dǎo)水性發(fā)生明顯改變的巖層帶。該底板鉆孔穿過該底板破壞帶，可使得測得的數(shù)據(jù)能更加精確的反映待測圍巖內(nèi)部的變形和破壞情況。

該數(shù)據(jù)采集裝置置入該待測圍巖的鉆孔內(nèi)后可采用水泥注漿封孔，該注漿封孔操作可使得該數(shù)據(jù)采集裝置與周圍巖體更好的耦合，使得該數(shù)據(jù)采集裝置與該待測圍巖協(xié)同變形，進(jìn)而使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

具體來說，煤層回采過程中以及回采之后，回采面的圍巖會發(fā)生變形與破壞，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，而待測圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化則會改變圍巖的導(dǎo)電條件，使得圍巖電阻率發(fā)生改變，同時也使得圍巖內(nèi)部巖層產(chǎn)生形變和位移。而該每個時段的電場數(shù)據(jù)可反應(yīng)出待測圍巖的電阻率變化情況，同時該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)可反應(yīng)出待測圍巖的形變量。因此，通過檢測待測圍巖的電場數(shù)據(jù)和應(yīng)變數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確確定出待測圍巖的形變參數(shù)。

本發(fā)明提供的圍巖測試系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)采集裝置與該數(shù)據(jù)處理裝置連接；該數(shù)據(jù)采集裝置用于采集待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)，并將采集到的每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和該每個時段的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至該數(shù)據(jù)處理裝置；其中，該數(shù)據(jù)采集裝置置于該待測圍巖中的鉆孔中；該數(shù)據(jù)處理裝置，用于根據(jù)該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和該每個時段的電場數(shù)據(jù)，確定該待測圍巖的形變參數(shù)；其中，該數(shù)據(jù)處理裝置置于該待測圍巖的鉆孔外。本發(fā)明提供的圍巖測試系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置的配合使用，可準(zhǔn)確測得圍巖的形變參數(shù)，提高了圍巖變形情況的測試精度，并能準(zhǔn)確預(yù)測回采面的圍巖變形或破壞情況，為消除煤層開采的安全隱患提供了理論指導(dǎo)。

進(jìn)一步的，如圖1所示的圍巖測試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集裝置1包括：應(yīng)變傳感光纜3、電極4和套管6，應(yīng)變傳感光纜3和電極4固定在套管6外側(cè)，套管6置于該待測圍巖的鉆孔中。

應(yīng)變傳感光纜3用于采集該待測圍巖在該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并將采集到的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。

電極4用于采集該待測圍巖在該每個時段的電場數(shù)據(jù)，并將采集到的該每個時段的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。

具體的，套管6可以是pvc管，用于將應(yīng)變傳感光纜3和電極4植入該待測圍巖的鉆孔中。

應(yīng)變傳感光纜3可包括：多個應(yīng)變傳感器、通信光纜等，多個應(yīng)變傳感器依次通過通信光纜連接。該通信光纜還與數(shù)據(jù)處理裝置2連接，該通信光纜可將應(yīng)變傳感器采集到的應(yīng)變數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。

其中，應(yīng)變傳感光纜3可包括鋼絞式應(yīng)變傳感光纜和定點式應(yīng)變傳感光纜，該鋼絞式應(yīng)變傳感光纜中的應(yīng)變傳感器可采用全分布式的布置方式，該鋼絞式應(yīng)變傳感光纜可準(zhǔn)確測得該待測圍巖內(nèi)部較小的形變。而該定點式應(yīng)變傳感光纜中的應(yīng)變傳感器可采用間隔分布的布置方式，其間距可以為2米，該定點式應(yīng)變傳感光纜可準(zhǔn)確測得該待測圍巖內(nèi)部較大的形變。該鋼絞式應(yīng)變傳感光纜和該定點式應(yīng)變傳感光纜配合使用，可滿足對該待測圍巖不同程度變形的同時測量。

應(yīng)變傳感光纜3可采用布里淵散射光時域反射監(jiān)測技術(shù)(brillouinopticaltime-domainreflectometer，簡稱botdr)采集該待測圍巖的應(yīng)變數(shù)據(jù)。其中，該每個時段的電場數(shù)據(jù)可以為該待測圍巖中的采樣點在該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)。

例如，應(yīng)變傳感光纜3可將探測的脈沖光以預(yù)設(shè)的頻率從光纖的一端入射，入射的脈沖光與光纖中的聲學(xué)聲子相互作用產(chǎn)生布里淵散射光，該布里淵散射光沿光纖原路返回到脈沖光的入射端，在該入射端經(jīng)過一系列信號處理可以得到該光纖沿線的布里淵背散光功率。之后，應(yīng)變傳感光纜3還可按一定間隔不斷變化入射脈沖光的頻率，就可以獲得光纖上采樣點的布里淵頻移，繼而根據(jù)采樣點的布里淵頻移，以及布里淵頻移的變化量與光纖應(yīng)變之間的線性關(guān)系，確定該采樣點的應(yīng)變數(shù)據(jù)。

電極4可以是多個，多個電極4可分別與電極通訊線5連接。該電極通訊線5還與數(shù)據(jù)處理裝置2連接，該電極通訊線5可將電極4采集到的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。電極4可采用并行電法測試技術(shù)采集該待測圍巖在該每個時段的電場數(shù)據(jù)。

例如，電極4通過電極通訊線5與數(shù)據(jù)處理裝置2保持實時聯(lián)系，并通過電極通訊線5實時地將測得的電場數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。

使用時，在將數(shù)據(jù)采集裝置1置入鉆孔之前先對每個應(yīng)變傳感器和電極4進(jìn)行標(biāo)點定位，便于后期確定該待測圍巖內(nèi)部發(fā)生變形破壞的具體位置，接著將該應(yīng)變通信光纜和該電極通訊線5固定在套管6的外側(cè)，并采用鉆孔植入的方法將套管送進(jìn)鉆孔內(nèi)部，以采集該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和該每個時段的電場數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)處理裝置2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

其中，根據(jù)該標(biāo)點定位的數(shù)據(jù)可實時確定該待測圍巖變形破壞的發(fā)生位置，應(yīng)變傳感光纜3能夠?qū)崟r，長距離進(jìn)行測試，可獲得該待測圍巖在該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)。而電極4通過電法測試，可測得較大范圍內(nèi)待測圍巖結(jié)構(gòu)的變形情況。也就是說，應(yīng)變傳感光纜3可測得隨著該待測圍巖的變形和破壞，應(yīng)變傳感光纜3隨之發(fā)生變形時的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，而由于應(yīng)變傳感光纜3為線狀分布，故測得的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)僅能反應(yīng)該待測圍巖在該應(yīng)變傳感光纜3所在的直線上的變形程度；而電極4測得的該待測圍巖在該每個時段的電場數(shù)據(jù)則可以反映出該待測圍巖內(nèi)部變形破壞的范圍。

由此，通過應(yīng)變傳感光纜3和電極4的配合使用，可測得該待測圍巖在該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和該每個時段的電場數(shù)據(jù)，而根據(jù)該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和該每個時段的電場數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對該待測圍巖的破壞程度和破壞范圍的精確判斷。

本實施例提供的數(shù)據(jù)采集裝置，通過設(shè)置應(yīng)變傳感光纜3和電極4，可準(zhǔn)確測得由回采引起的圍巖應(yīng)變和電場變化情況，從而實現(xiàn)對該待測圍巖破壞程度、破壞范圍的精確判斷，為消除煤層開采的安全隱患提供了理論指導(dǎo)。

可選的，數(shù)據(jù)采集裝置1還可包括：溫度補(bǔ)償光纜，溫度補(bǔ)償光纜固定在套管6的外側(cè)。

溫度補(bǔ)償光纜用于采集該待測圍巖在該每個時段的溫度，并將采集到的該每個時段的溫度發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。

具體的，溫度補(bǔ)償光纜可包括：多個溫度傳感器、通信光纜等，多個溫度傳感器依次通過通信光纜連接。該通信光纜還與數(shù)據(jù)處理裝置2連接，該通信光纜可將溫度傳感器采集到的溫度發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置2。

可選的，數(shù)據(jù)處理裝置2用于根據(jù)該每個時段的溫度，確定該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，并去除該異常數(shù)據(jù)。

由于圍巖內(nèi)部的變形破壞，和溫度均可能引起應(yīng)變傳感光纜3采集到的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化，而該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實際為異常數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)處理裝置將該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行去除，繼而根據(jù)去除該異常數(shù)據(jù)后的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)。

由于該測試系統(tǒng)中，可通過溫度補(bǔ)償光纜采集該每個時段的溫度，繼而使得數(shù)據(jù)處理裝置確定該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，并將該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行去除，實現(xiàn)對應(yīng)變數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，消除溫度干擾影響，使得測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提高。使得得到的位移場數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，提高了圍巖變形情況的測試精度。

可選的，本發(fā)明還提供一種圍巖測試方法。其中，圖3為本發(fā)明提供的圍巖測試方法的流程圖，如圖3所示，該方法可包括：

s301、獲取數(shù)據(jù)采集裝置所采集的待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)；其中，該數(shù)據(jù)采集裝置置于該待測圍巖中的鉆孔中。

具體的，數(shù)據(jù)采集裝置1耦合設(shè)置于該待測圍巖的鉆孔中，對該待測圍巖內(nèi)部的變形破壞情況進(jìn)行實時監(jiān)測，并獲取該待測圍巖的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)。其中，可通過應(yīng)變傳感光纜3采集至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，以及通過電極4采集至少一個時段的電場數(shù)據(jù)。

s302、根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)。

具體的，可通過數(shù)據(jù)處理裝置2對采集到的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定該待測圍巖的位移場數(shù)據(jù)。

s303、根據(jù)該每個時段的電場數(shù)據(jù)，得到該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)；

具體的，可通過數(shù)據(jù)處理裝置2對采集到的該每個時段的電場數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定該待測圍巖的電阻率數(shù)據(jù)。

s304、根據(jù)該每個時段的位移場數(shù)據(jù)和該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)，確定該待測圍巖在該每個時段內(nèi)的形變參數(shù)。

具體的，該待測圍巖在該每個時段內(nèi)的形變參數(shù)可包括：該待測圍巖在該每個時段內(nèi)的形變量和變形范圍，其中，根據(jù)該位移場數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確確定該待測圍巖的形變量；根據(jù)該電阻率數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確確定該待測圍巖的變形范圍。

本實施例提供的圍巖測試方法，通過對該待測圍巖的變形破壞情況的綜合測試，獲得了鉆孔全長在工作面回采過程中的全空間變形的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)，兩種數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充驗證，更加準(zhǔn)確的反映了該待測圍巖變形、破壞的機(jī)制。

本發(fā)明提供的圍巖測試方法，包括：獲取數(shù)據(jù)采集裝置所采集的待測圍巖在至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)和電場數(shù)據(jù)；其中，該數(shù)據(jù)采集裝置置于該待測圍巖中的鉆孔中；根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)；根據(jù)該每個時段的電場數(shù)據(jù)，得到該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)；根據(jù)該每個時段的位移場數(shù)據(jù)和該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)，確定該圍巖在該每個時段內(nèi)的形變參數(shù)。本發(fā)明提供的圍巖測試方法，通過數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置的配合使用，可準(zhǔn)確測得圍巖的形變參數(shù)，提高了圍巖變形情況的測試精度，為消除煤層開采的安全隱患提供了理論指導(dǎo)。

可選的，在如上所述的方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種圍巖測試方法。圖4為本發(fā)明提供的另一種圍巖測試方法的流程圖?？蛇x的，如圖4所示，在如上所述的s302中根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)之前，該方法還可包括：

s401、獲取該數(shù)據(jù)采集裝置所采集的該待測圍巖在該每個時段的溫度；

s402、根據(jù)該每個時段的溫度，確定該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，并去除該異常數(shù)據(jù)。

具體的，由于圍巖內(nèi)部的變形或破壞，和溫度均可能引起應(yīng)變傳感光纜3采集到的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化，通過溫度補(bǔ)償光纜采集該每個時段的溫度，繼而使得數(shù)據(jù)處理裝置確定該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，并將該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)中溫度產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行去除，實現(xiàn)對應(yīng)變傳感光纜3對應(yīng)變的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行的配準(zhǔn)，消除溫度干擾影響，使得得到的該每個時段的位移場數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，提高了圍巖變形情況的測試精度。

進(jìn)一步的，在如上所述的s302中根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)，可包括：

根據(jù)去除該異常數(shù)據(jù)后的該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)。

本實施例提供的去除異常數(shù)據(jù)的方法可用于去除由于環(huán)境影響引起的異常數(shù)據(jù)，提高了圍巖變形情況的測試精度，消除了煤層開采的安全隱患。

進(jìn)一步的，如上所述的步驟s302中根據(jù)每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到該每個時段的位移場數(shù)據(jù)可包括：對該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行積分處理，得到該每個時段的位移場的分布曲線圖；其中，該位移場的分布曲線圖包括用于表征該每個時段的位移場數(shù)據(jù)的曲線。

具體的，假定鉆孔注漿后形成類似樁式結(jié)構(gòu)，樁身隨圍巖破壞發(fā)生彎曲變形，其中，假設(shè)樁身在遠(yuǎn)離回采面的鉆孔孔口位置處不發(fā)生位移，在靠近回采面的鉆孔孔底位置處先發(fā)生形變，對上述該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行積分計算可以獲得相應(yīng)二維空間內(nèi)的位移場變化情況。將該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)帶入式(1)可得到鉆孔內(nèi)每一點的位移值大小。

式(1)中ν(z)為鉆孔內(nèi)每個采樣點在該每個時段的位移場數(shù)據(jù)，εm(z)為鉆孔內(nèi)每個采樣點在該每個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，y(z)為應(yīng)變傳感光纜3與樁中性面之間的距離，z為鉆孔孔口至鉆孔孔底間任一點的距離。其中，該中性面可以是該假定樁中既沒有拉力也沒有壓力的面。

提取上述積分?jǐn)?shù)據(jù)并繪制位移場的分布曲線。本發(fā)明提供的頂板鉆孔和底板鉆孔的應(yīng)變數(shù)據(jù)測量方法和積分處理方法相同，其中，以頂板鉆孔為例，圖5為本發(fā)明提供的位移場的分布曲線圖。如圖5所示的位移場分布曲線圖，其橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)可以是應(yīng)變傳感器的定位坐標(biāo)，頂板鉆孔的位移場的分布曲線圖包括用于表征該每個時段的位移場數(shù)據(jù)的曲線。根據(jù)該位移場的分布曲線圖，可確定出導(dǎo)水裂縫帶的高度和垮落帶高度。其中，該垮落帶是該待測圍巖內(nèi)部破壞并向回采巷道垮落的巖層帶。如圖5所示，該位移場曲線突變較大的巖層帶為該導(dǎo)水裂縫帶；該位移場曲線突變最大且靠近該鉆孔孔底的巖層帶為垮落帶。該位移場曲線突變較大的巖層帶內(nèi)的每個采樣點在不同時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化量大于或等于第一預(yù)設(shè)變化量。該位移場曲線突變最大的巖層帶內(nèi)的每個采樣點在不同時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化量大于或等于第二預(yù)設(shè)變化量。該第一預(yù)設(shè)變化量小于第二預(yù)設(shè)變化量。

該導(dǎo)水裂縫帶的高度可以為圖5中所示的hl垮落帶高度可以為圖5中所示的hk。

本實施例提供的積分處理方法，可將測得的應(yīng)變數(shù)據(jù)分別對應(yīng)至該待測圍巖鉆孔內(nèi)每一點的位移，并可精確確定圍巖內(nèi)導(dǎo)水裂縫帶和垮落帶的高度值，有利于對圍巖破壞情況的精細(xì)掌握，為消除煤層開采的安全隱患提供了理論指導(dǎo)。

進(jìn)一步的，在如上所述的步驟s303中，根據(jù)該每個時段的電場數(shù)據(jù)，得到該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)；還可包括：對該每個時段的電場數(shù)據(jù)進(jìn)行電阻率反演操作，得到該每個時段的電阻率反演圖；其中，該電阻率反演圖包括用于表征該每個時段的電阻率數(shù)據(jù)的分布范圍。

具體的，該方法中，可根據(jù)一個時段的電場數(shù)據(jù)，得到該一個時段的電阻率反演圖，該一個時段的電阻率反演圖包括在該一個時間段內(nèi)至少一個采樣點或位置處的電阻率數(shù)據(jù)。因而可根據(jù)至少一個時段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到至少一個時段的電阻率反演圖。至少一個時段中不同時段的電阻率反演圖中相同位置或采樣點的電阻率數(shù)據(jù)的分布范圍不同。

例如，該方法中可根據(jù)該每個時段的電場數(shù)據(jù)、各個電極點的坐標(biāo)，采用高密度電法儀進(jìn)行電阻率反演操作，繼而采用電阻率層析成像技術(shù)，得到該一個時段的電阻率反演圖。其中該高密度電法儀可以是由美國的agi公司生產(chǎn)的。通過該一個時段的電阻率反演圖，用戶可清楚獲知該每個時段中不同位置或采樣點的電阻率分布情況，以及根據(jù)多個時段的電阻率反演圖，用戶可清楚獲知相同位置或者采樣點在不同時段的電阻率分布情況。根據(jù)該多個時段的電阻率反演圖，用戶可清楚獲知該待測圍巖內(nèi)部的變形與破壞情況。

本發(fā)明提供的頂板鉆孔和底板鉆孔的電場測量方法和電阻率反演方法相同，以頂板鉆孔為例，圖6位本發(fā)明提供的電阻率反演圖。如圖6所示的電阻率反演圖，其橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)可以是電極4的定位坐標(biāo)，圖6為一個時段的電阻率反演圖。根據(jù)該頂板鉆孔在該多個時段的電阻率反演圖，可動態(tài)確定出該待測圍巖內(nèi)部的電阻率變化情況，進(jìn)而可確定出導(dǎo)水裂縫帶的高度和垮落帶高度。其中，該待測圍巖中裂縫越多，電阻率值越大。如圖6所示，電阻率值較大的巖層帶為該導(dǎo)水裂縫帶，電阻率值最大且靠近該鉆孔孔底的巖層帶為垮落帶。該電阻率值較大的巖層帶內(nèi)的每個采樣點在不同時段的電阻率值大于或等于第一預(yù)設(shè)值。該電阻率值最大的巖層帶內(nèi)的每個采樣點在不同時段的電阻率值大于或等于第二預(yù)設(shè)值。該第一預(yù)設(shè)值小于該第二預(yù)設(shè)值。

該導(dǎo)水裂縫帶的高度可以為圖6中所示的hl，垮落帶高度可以為圖6中所示的hk。

其中根據(jù)位移場的分布曲線圖和電阻率反演圖均可確定出該導(dǎo)水裂縫帶的高度hl和垮落帶高度hk，最終綜合該兩種方式確定出導(dǎo)水裂縫帶的高度hl和垮落帶高度hk，并以數(shù)值較大者為最終值。

本實施例提供的電阻率反演方法，可根據(jù)測得的電場數(shù)據(jù)連續(xù)動態(tài)獲得該待測圍巖內(nèi)部的電阻率數(shù)據(jù)，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對垮落帶和導(dǎo)水裂縫帶高度的準(zhǔn)確判斷，有利于對圍巖破壞情況的精細(xì)掌握，為消除煤層開采的安全隱患提供了理論指導(dǎo)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。