一種煤巖體地應(yīng)力分布特征探測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤巖體地應(yīng)力分布特征探測(cè)方法及裝置，尤其一種適用于探測(cè)煤礦井下巷道周圍或工作面前方地應(yīng)力的分布特征的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國煤礦開采深度的增加，煤層和圍巖的沖擊傾向性增強(qiáng)，在井巷或工作面的高地應(yīng)力區(qū)域極易發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害，而且容易誘使具有突出危險(xiǎn)性的煤層發(fā)生煤與瓦斯突出，這給煤礦安全生產(chǎn)和廣大煤礦職工的生命安全造成了極大的威脅。我們知道，井巷或工作面周圍煤巖體的應(yīng)力分布狀態(tài)與沖擊地壓的發(fā)生有著密切的關(guān)系，地應(yīng)力的峰值越大、距工作面越近，就越易發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害、誘發(fā)煤與瓦斯突出。因此，準(zhǔn)確及時(shí)地對(duì)工作面前方煤巖體內(nèi)的應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，確定應(yīng)力集中區(qū)域，對(duì)預(yù)測(cè)瓦斯突出危險(xiǎn)性、防治沖擊地壓災(zāi)害有重要意義。目前國內(nèi)外對(duì)地應(yīng)力的測(cè)試一般是點(diǎn)預(yù)測(cè)模式，很難進(jìn)行大規(guī)模的測(cè)試，更難對(duì)煤巖體內(nèi)的應(yīng)力分布特征進(jìn)行區(qū)域性探測(cè)，而本發(fā)明就此提出了一種簡(jiǎn)單可行的探測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是解決目前地應(yīng)力測(cè)試技術(shù)中，對(duì)巷道或采掘工作面的圍巖應(yīng)力分布特征的探測(cè)單次范圍小，要實(shí)現(xiàn)區(qū)域性大規(guī)模探測(cè)需要多次進(jìn)行，費(fèi)力、費(fèi)時(shí)的問題，提供一種操作簡(jiǎn)便，可以一次性完成圍巖應(yīng)力分布特征區(qū)域性探測(cè)的方法及裝置。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的煤巖體地應(yīng)力分布特征探測(cè)方法，包括以下步驟:
[0005]a、在井下待測(cè)試點(diǎn)向煤巖層中施工兩個(gè)等長(zhǎng)且平行的鉆孔，所述兩鉆孔間垂直距離為5?15m ；
[0006]b、預(yù)先在一根與鉆孔長(zhǎng)度相等的硬質(zhì)管筒中每隔距離L2設(shè)置一個(gè)發(fā)射換能器，在另一根與鉆孔長(zhǎng)度相等的硬質(zhì)管筒中每隔距離L2設(shè)置一個(gè)接收換能器，然后將兩個(gè)硬質(zhì)管筒分別插入兩個(gè)等長(zhǎng)且平行的鉆孔內(nèi)，并且使靠近孔口的發(fā)射換能器和接收換能器距孔口的距離LI為0.5m ;
[0007]c、分別向兩個(gè)鉆孔中注入耦合劑；
[0008]d、將所有發(fā)射換能器和接收換能器通過電纜與設(shè)在鉆孔外的信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)連接好，然后啟動(dòng)信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)；
[0009]e、信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)中的信號(hào)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生電脈沖信號(hào)，并通過發(fā)射換能器轉(zhuǎn)換成超聲波，超聲波將以煤巖體為介質(zhì)同步傳播給與其相對(duì)應(yīng)的接收換能器，接收換能器將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖，并通過電纜傳輸回信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)中的信號(hào)接收機(jī)；
[0010]f.信號(hào)接收機(jī)將接收到的多組電脈沖信號(hào)傳輸給收發(fā)控制主機(jī)中的信號(hào)處理系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)將對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波波速，通過“波速-應(yīng)力”關(guān)系計(jì)算顯示出兩鉆孔之間的地應(yīng)力分布特征。
[0011]一種實(shí)現(xiàn)上述方法的煤巖體地應(yīng)力分布特征探測(cè)裝置，包括信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)、發(fā)射換能器、接收換能器、硬質(zhì)管筒和電纜；所述的信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)由信號(hào)發(fā)射機(jī)、信號(hào)接收機(jī)和信號(hào)處理系統(tǒng)組成，所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)通過電纜與設(shè)在一根硬質(zhì)管筒內(nèi)的多個(gè)發(fā)射換能器聯(lián)接，持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生電脈沖信號(hào)，所述的信號(hào)接收機(jī)則通過電纜與設(shè)在另一根硬質(zhì)管筒內(nèi)的多個(gè)接收換能器聯(lián)接，將采集到的電脈沖信號(hào)傳送給信號(hào)處理系統(tǒng)。
[0012]所述的一根硬質(zhì)管筒內(nèi)每隔距離L2為0.5m?Im安設(shè)一個(gè)發(fā)射換能器，另一根硬質(zhì)管筒內(nèi)每隔距離L2為0.5m?Im安設(shè)一個(gè)或接收換能器。
[0013]所述設(shè)在一根硬質(zhì)管筒內(nèi)的多個(gè)發(fā)射換能器通過電纜串聯(lián)起來，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波信號(hào)。
[0014]所述設(shè)在另一根硬質(zhì)管筒內(nèi)的多個(gè)接收換能器通過電纜串聯(lián)起來，將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。
[0015]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明根據(jù)聲波的振幅、頻譜和巖石的結(jié)構(gòu)及應(yīng)力狀態(tài)存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨著煤巖體的破碎程度增加、結(jié)構(gòu)松軟、應(yīng)力降低，聲波會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生波速降低、振幅減小的變化?？梢詫?duì)井巷圍巖或工作面前方煤巖層的地應(yīng)力分布特征進(jìn)行區(qū)域性探測(cè)，明確地應(yīng)力峰值所在位置，進(jìn)而在煤礦井下進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，能避開地應(yīng)力集中區(qū)域或及時(shí)采取預(yù)防措施，對(duì)預(yù)防井下沖擊地壓的發(fā)生和采掘工作面的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)有著重要意義。與現(xiàn)有同類技術(shù)相比，能對(duì)井巷圍巖應(yīng)力或工作面前方的地應(yīng)力分布特征，可以一次性完成大規(guī)模、區(qū)域性探測(cè)，省時(shí)省力、高效快速。其方法簡(jiǎn)便，易操作，所采用的裝置簡(jiǎn)單，使用效果好，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0017]圖中:1_信號(hào)收發(fā)控制主機(jī)，2-發(fā)射換能器，3-接收換能器，4-硬質(zhì)管筒，5-電纜，6-鉆孔，7-信號(hào)發(fā)射機(jī)，8-信號(hào)處理系統(tǒng)，9-信號(hào)接收機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的煤巖體地應(yīng)力分布特征探測(cè)方法，是根據(jù)聲波的振幅、頻譜和巖石的結(jié)構(gòu)及應(yīng)力狀態(tài)存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即隨著煤巖體的破碎程度增加、結(jié)構(gòu)松軟、應(yīng)力降低，聲波會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生波速降低、振幅減小的變化，具體操作步驟如下:
[0020]a、在井下待測(cè)試點(diǎn)向煤巖層中施工兩個(gè)等長(zhǎng)且平行的鉆孔6，所述兩鉆孔6間垂直距離為5?15m ；
[0021]b、預(yù)先在一根與鉆孔6長(zhǎng)度相等的硬質(zhì)管筒4中每隔距咼L2為0.5?Im設(shè)置一個(gè)發(fā)射換能器2，在另一根與鉆孔6長(zhǎng)度相等的硬質(zhì)管筒4中每隔距離L2為0.5?Im設(shè)置一個(gè)接收換能器3，然后將兩個(gè)硬質(zhì)管筒4分別插入兩個(gè)等長(zhǎng)且平行的鉆孔6內(nèi)，并且使靠近孔口的發(fā)射換能器2和接收換能器3距孔口的距離LI為0.5m ;
[0022]c、分別向兩個(gè)鉆孔6中注入耦合劑，為了保證測(cè)試信號(hào)的準(zhǔn)確性，要確保鉆孔6的孔壁和硬質(zhì)管筒4之間中充滿耦合劑。
[0023]d、將所有發(fā)射換能器2和接收換能