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基于TDR監測技術的自然崩落法頂板崩落高度測量
2018-09-20
本文利用TDR測量傳輸線的特征阻抗,以此幫助定位斷點或短路點具體位置的特性,將其應用在普朗銅礦礦測量自然崩落法頂板崩落高度測量中。通過實驗室測試不同測量傳輸線型號、長度、溫度、等在拉斷過程結果,尋找適合該刺激窩在線視頻免費視頻傳輸線參數,該TDR傳輸線在實際刺激窩在線視頻免費視頻現場中得到較好的應用,也證實了TDR在測量自然崩落法崩落高度測量中的可行性。
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引言

普朗銅礦一期采選工程設計即采用自然崩落法回采,在回采過程中,礦體在崩透地表之前,相當于在空場條件下放礦,如果放礦速度過快,將可能使崩落頂板與存窿面之間留有較大的空間,一旦上部礦巖突然大范圍崩落,極有可能產生空氣沖擊波,對坑內人員、設備和底部結構產生巨大影響。因此,需要掌握自然崩落法開采過程中的崩落高度,為制訂合理的放礦策略提供依據。

1 TDR監測概述

TDR儀器不僅僅可以用來測量傳輸線的特征阻抗,還可以幫助定位斷點或短路點的具體位置,利用這一特性,TDR時域反射計可用于檢測巖土體內的變形或破斷;赥DR的技術監測原理及工程應用實踐經驗,將該技術應用在普朗銅礦礦測量自然崩落法崩落高度測量中。

在待監測的礦巖中鉆孔,將同軸電纜放置于鉆孔中,頂端與TDR測試儀相連,并以砂漿或樹脂等方式填充電纜與鉆孔之間的空隙,以保證同軸電纜與巖體或土體的同步變形。鉆孔位移變形使埋置于其中的同軸電纜產生剪切、拉伸變形,從而導致其局部特性阻抗的變化,電磁波將在這些阻抗變化區域發生反射和透射,并反映于TDR波形之中。通過對波形的分析,結合室內標定試驗建立起的剪切和拉伸與TDR波形的量化關系,掌握崩落礦體形態和位移變化狀況。

2 實驗室測試

普朗銅礦TDR監測設備采用美國CAMPBELL監測設備。TDR監測子系統硬件設備主要是時域反射儀TDR100、數據采集器CR1000、擴展板SDMX50等。軟件主要是PCTDR和LOGERNET。

圖1  TDR監測儀

Fig.1 TDR monitoring instrument

實驗室進行TDR測試的主要目的:1、判斷TDR是否可以測試同軸線纜的長度;2、因同軸線纜安裝在鉆孔內,在礦體崩落過程中,同軸線纜尾端可能會出現不同的狀態,比如屏蔽銅須短接等,所以需要測試同軸線纜在不同情況下的回波情況;3、因刺激窩在線視頻免費視頻地處高海拔地區,晝夜溫度很大,所以需要測試溫度對同軸線纜長度測量的影響。測試結果如圖2、3、4,圖中,兩次曲線分別代表了在發生狀態改變前后的波形。

QQ截圖20150529102455.pngQQ截圖20150529102606.pngQQ截圖20150529102536.png

(a)近根部彎折      (b)中部彎折        (c)近尾部彎折

圖2 彎折試驗測試波形

Fig.2 Test waveform of bending test

QQ截圖20150529104153.png     QQ截圖20150529104256.png

(a)尾部不整齊拉斷,屏蔽層銅須部分短接     (b)尾部整齊剪斷

圖3 同軸線纜屏蔽層不同狀態下的測試波形

Fig.3 The test waveforms of coaxial cable shielding under different conditions

圖4 不同溫度下同軸線纜TDR測量曲線

Fig.4 TDR measurement curve of coaxial cable at different temperatures

    從圖2中可以看出,在同軸線纜的三種不同位置彎折,其波形在相應位置會出現一個明顯的波峰,說明了TDR可以用來測試同軸線纜的長度。從圖2中可以看出,在同軸線纜尾端可能出現的兩種情況:尾端被拉斷后屏蔽層銅絲短接在一起和被整齊剪斷,其波形完全不同:屏蔽層銅絲短接,TDR測試曲線尾部走勢與不短接時朝相反的方向。從圖3中可以看出,從整體上來看,TDR測試同軸線纜的長度會受溫度的影響,但零上40度時比零下30度的數值,200米的線纜誤差在0.6米,誤差率為0.3%FS,可以說精度較高,誤差較小。盡管刺激窩在線視頻免費視頻現場早晚溫差大,但也不可能出現從零上40度時至零下30度間的突然變化,所以若精度要求不高的情況下,可以忽略溫度的影響。    

3 TDR工程應用

針對普朗銅礦,在首采區中心周邊通過地表鉆孔布置3個TDR監測點,TDR監測點與空孔監測點臨近布置,相互補充,相互印證。其中1#TDR孔深201米,2#TDR孔深163米,3#TDR孔深170米。3個孔的孔口高程不一樣,但其底部均達到3760水平上下。

圖5 自然崩落法TDR監測子系統

Fig.5 TDR monitoring subsystem of natural caving method

具體的布點位置如下圖中四角星標記所示,均位于首采區域中心附近。

圖6  TDR監測孔位置圖

Fig.6  Position map of TDR monitoring hole

測試結果如圖7、8和9所示。

圖7 1#TDR鉆孔斷點高程曲線圖

Fig.7 Elevation curve of 1#TDR drilling breakpoint

圖8 2#TDR鉆孔斷點高程曲線圖

Fig.8 Elevation curve of 2#TDR drilling breakpoint

圖9  3#TDR鉆孔斷點高程曲線圖

Fig.9 Elevation curve of 3#TDR drilling breakpoint

從圖中可以看出:

(1)1#TDR鉆孔斷點高程在3757m-3758m之間變動,稍有波動;

(2)2#TDR鉆孔斷點高程在3759m;

(3)3#TDR鉆孔斷點高程在3791m。

而通過現場拉底及崩落進度情況,估計1#TDR鉆孔底部暫未垮落,2#和3#可能已垮落,估計崩落面如下圖10所示。

圖10 TDR測試結果估計崩落面位置

Fig.10 TDR test results are used to estimate the location of the caving surface

此外,結合附近24個微震監測數據進行統計后發現:2#溜井和3#TDR監測點周邊分別有105、26個微震事件,且有繼續增多的趨勢。2#溜井和3#TDR監測點的中心水平距離為50m,2#溜井周邊微震事件較多,主要集中在2#溜井的崩落頂板附近;3#TDR監測點周邊靠近2#溜井一側微震事件較多,與地表2#溜井和3#TDR監測點周邊出現的裂縫現象非常吻合。

   

圖11 3#TDR監測點周邊地表開裂情況

Fig.11 Surface cracking of 3#TDR monitoring point

 

3 結論

本文利用TDR可以測量傳輸線的特征阻抗以此幫助定位斷點或短路點具體位置的特性,將其應用在普朗銅礦礦測量自然崩落法崩落高度測量中。在實驗室不同狀態和不同溫度下獲取了大量的波形,并在實際刺激窩在線視頻免費視頻現場中加以應用,獲得了如下結論:

(1)在同軸線纜的三種不同位置彎折,其波形在相應位置會出現一個明顯的波峰,說明了TDR可以用來測試同軸線纜的長度。

(2)在同軸線纜尾端可能出現的兩種情況:尾端被拉斷后屏蔽層銅絲結合在一起和被整齊剪斷,其波形完全不同,可以滿足自然崩落法崩落空區的情況。

(3)在測量精度要求不高的情況下,可以忽略溫度對同軸線纜長度測量的影響。

(4)盡管TDR測量精度較低,但在崩落空區無法進入的情況下,還是可以用測量自然崩落法崩落高度和估計崩落面。

 


 


作者:彭張 袁本勝 馮興隆等(云南迪慶有色金屬有限責任淫蕩熟女)本文發表于《現代刺激窩在線視頻》2018年第8期

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