[發明專利]礦井圍巖頂板災害超聲波多點實時監測方法

無效

• 申請號: 201310007312.0
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103061813A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張曉君
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

礦井圍巖頂板災害超聲波多點實時監測方法，屬于礦業和巖土工程安全監測與監控技術領域。

背景技術

礦山井下存在圍巖片幫、頂板冒落及巖爆動力災害等危險，其中尤以頂板事故最為突出，其對工作人員和設備構成了直接威脅，而且影響工程進度，還能造成支護失效，甚至地震。僅從2012年初到2012年9月底，冒頂事故就發生了11起，死亡44人，圍巖頂板安全問題亟待解決。

要保證安全必須針對上述問題的發生進行事先預防和預警，需要對圍巖頂板狀態進行監測監控。目前關于圍巖監測主要有圍巖變形監測可細分為表面位移監測、頂板離層和松動范圍監測）、巷道支架載荷監測、巷道圍巖的應力監測以及針對以上監測開發的實時動態監測的儀器設備比如有頂板動態監測系統、頂板在線監測系統等，單純的圍巖位移監測、支架壓力監測和應力監測難以真正反映圍巖內部的變化情況即損傷演化情況，因此監測監控及預警效果不理想，圍巖頂板事故依然占事故較大比重，針對圍巖的聲發射監測，其安裝監測過程相對繁瑣復雜而且費用高，對整個安裝質量的要求也較高，監測數據的后期分析復雜和不方便，實際使用效果并不理想，有必要探尋新的有效監測與預警技術。

超聲波對巖體內部密度的變化、內部缺陷、裂縫均有很靈敏的反應，其能真正反映圍巖內部的變化情況即損傷演化情況，采用超聲波監測具有簡單、易于操作和無損傷等特點，目前常用于礦井圍巖松動圈的測試中，將超聲波測試用于圍巖頂板災害實時監測及多點位監測的還未見報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種安全性高、自動化程度高，應用范圍廣且可以進行多點位監測、分級預警的礦井圍巖頂板災害超聲波多點實時監測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該礦井圍巖頂板災害超聲波多點實時監測方法，其特征在于：包括非金屬超聲波檢測儀、一發雙收干孔換能器、多點位轉接裝置、主控計算機和聲光報警裝置；一發雙收干孔換能器通過電纜與多點位轉接裝置相連，多點位轉接裝置通過電纜與非金屬超聲波檢測儀相連，非金屬超聲波檢測儀與主控計算機相連，主控計算機同時與聲光報警裝置相連；

具體監測步驟如下：

步驟3001，安裝一發雙收干孔換能器，在圍巖頂板監測區，按一定間距布置鉆孔，將多個一發雙收干孔換能器分別布置在圍巖頂板的鉆孔中并完成安裝；

步驟3002，一發雙收干孔換能器與多點位轉接裝置連接，通過電纜將安裝完成的多個一發雙收干孔換能器與多點位轉接裝置相連接；

步驟3003，多點位轉接裝置與非金屬超聲波檢測儀連接，通過電纜將非金屬超聲波檢測儀與多點位轉接裝置相連接并實現相互通信；非金屬超聲波檢測儀與主控計算機、主控計算機與聲光報警裝置連接并實現相互通信；

步驟3004，所有點位的實時巡檢，通過非金屬超聲波檢測儀與主控計算機對所有安裝有一發雙收干孔換能器的點位進行巡檢，對監測到的圍巖頂板的多點位的聲波波形進行實時記錄并進行分析；

步驟3005，判斷某一點位是否超過設定的閾值或是否符合設定的前兆模式，非金屬超聲波檢測儀和主控計算機通過對監測到的頂板多點位聲波波形的實時分析，得到一定范圍內的圍巖頂板的聲波波速、波幅及頻譜特征變化規律，判斷該點位的聲波信號是否超過設定的閾值或是否符合設定的前兆模式，如果沒有超過設定的閾值同時不符合設定的前兆模式，返回步驟3004，如果超過設定的閾值或符合設定的前兆模式，則該點位為報警點位，此時執行步驟3006和步驟3007，同時返回步驟3004；

步驟3006，多點位分析，將該報警點位的聲波信號參數進行記錄，并進入多點位分析流程；

步驟3007，單點位報警，聲光報警裝置對該報警點位進行聲光報警。

所述的多點位分析流程，其具體步驟如下：

步驟4001，確定報警點位數量，主控計算機將巡檢到的所有的報警點位的數量進行統計，確定報警點位的具體數量；

步驟4002，多點位報警分析，主控計算機通過對監測到的頂板多點位聲波波形的實時分析，得到一定范圍內的圍巖頂板的聲波波速、波幅及頻譜特征變化規律；

步驟4003，判斷是否有可能發生頂板災害，主控計算機根據其超過設定的閾值或符合設定的前兆模式的點位數及變化規律，綜合判斷其是否會發生頂板災害，如果會發生頂板災害，執行步驟4004，如果不會發生頂板災害，返回步驟4002；

步驟4004，確定災害范圍，主控計算機通過對所有報警點位的綜合分析，確定出有可能發生的頂板災害的范圍，并進行發布；