[發明專利]頂板離層及剪切變形檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201310570894.3
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103673940A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 彭云;童陽春;高中民;周勇;黃敏;嚴佳龍
• 申請（專利權）人: 化工部長沙設計研究院
• 主分類號: G01B17/04
• 分類號: G01B17/04;G01B5/30
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本發明涉及礦業巷道及隧道工程的安全檢測技術領域，尤其是涉及一種頂板離層及剪切變形檢測方法及裝置。?

背景技術

礦山巷道及隧道工程中，由于經常出現頂板冒落事故，對工作人員和設備構成嚴重威脅，需要對頂板離層進行檢測。?

目前，頂板離層檢測，主要采用頂板離層儀和位移計進行。然而實際工程情況復雜，除了頂板離層外（垂直位移），還有頂板剪切變形（橫向位移），頂板離層儀和位移計無法區分剪切和離層，導致測量準確度低。?

CN?103061813?A于2013年04月24日公開了一種礦井圍巖頂板災害超聲波多點實時監測方法，由多個一發雙收干孔換能器按照一定的間距安裝在圍巖頂板的監測區，采用非金屬超聲波檢測儀記錄并分析圍巖頂板的聲波信號，由多點位接收裝置進行多點位的轉接來實現多點位監測，通過主控計算機軟件對圍巖頂板多點位聲波波形的實時分析，得到一定范圍內頂板的聲波波速、波幅及頻譜特征變化規律，判斷是否發生頂板災害及確定災害范圍。然而，該方法僅適用于對反應巖體內部密度變化、內部缺陷、裂縫的變化情況進行監測，評估方法也較復雜，其次，采用多個一發雙收換能器即兩點接收模式，測量精度較低，且多個換能器超聲波發射角度很難保持一致，每次安裝完成后都需要調整各個點的閾值和前兆模式，操作較為繁瑣。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種定位精度高，操作簡單，可有效區分頂板離層和剪切變形的頂板離層及剪切變形檢測方法及裝置。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

本發明之頂板離層及剪切變形檢測方法，包括如下步驟：

1）將至少兩個超聲波發射探頭安裝于柔性測桿內，柔性測桿安裝于頂板的鉆孔中，將至少三個超聲波接收探頭固定于巷道壁上，布置成不在一條直線上的任意形狀；

2）由超聲波接收探頭接收超聲波發射探頭輪流發射的超聲波，通過主機測量超聲波接收探頭上傳輸的時間差，定位超聲波發射探頭的位置；

3）由主機軟件通過超聲波發射探頭的位置計算得到頂板上的鉆孔中不同位置的剪切變形量和離層變形量以及鉆孔的剪切和離層變形總量。

進一步，所述柔性測桿內帶有刻度尺，當頂板發生變形位移時，通過刻度尺讀數得到鉆孔的剪切和離層變形總量。?

本發明之頂板離層及剪切變形檢測裝置，包括主機和檢測裝置，檢測裝置包括設于柔性測桿內的超聲波發射探頭和至少三個超聲波接收探頭，所述超聲波發射探頭至少為二個，依次通過微型電纜、防水接口和連接電纜與主機連接。?

進一步，所述柔性測桿內部設有刻度尺，柔性測桿的端頭設有膨脹固定裝置。?

本發明與現有技術相比具有如下特點：1、采用不在一條直線上的至少三個超聲波接收探頭，定位精度高，接收范圍大，且通過計算到達各個接收點的時間差來確定發射位置，降低了對時間的同步要求，簡化了系統；2.?能夠在不增加其他傳感信息的情況下，精確定位超聲波發射探頭的位置，降低了成本；3、添加刻度尺可大致掌握鉆孔的剪切和離層變形總量，從而快速評估頂板是否發生離層或剪切變形。?

附圖說明

圖1為本發明頂板離層及剪切變形檢測裝置的整體結構示意圖；?

圖2為圖1所示頂板離層及剪切變形檢測裝置中柔性測桿的結構放大示意圖；

圖3為檢測方法實施例1的頂板離層及剪切變形的檢測方法原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。?

參照圖1和圖2，本發明頂板離層及剪切變形檢測裝置實施例包括主機7和檢測裝置，檢測裝置包括設于柔性測桿1內的超聲波發射探頭2；為了保證測量精度，柔性測桿1抗拉強度大，使用時，柔性測桿1安裝在頂板的鉆孔9中，柔性測桿1內部設有刻度尺6，用于掌握鉆孔9的剪切和離層變形總量，柔性測桿1的端頭設有膨脹固定裝置5，將柔性測桿1錨固在堅硬巖層內。?

檢測裝置還包括超聲波發射探頭8，使用時，通過耦合劑固定于巷道壁上，布置成不在一條直線上的任何形狀。?

超聲波發射探頭2依次通過微型電纜3、防水接口4和連接電纜10與主機7連接。?

檢測方法實施例1?

參照圖3，在柔性測桿內布置兩個超聲波發射探頭A、B，將柔性測桿固定在鉆孔中，A、B之間的距離為L；隨著頂板的剪切和離層變形，因柔性測桿抗拉強度大，則A、B之間的距離可近似為常數L。