CN105738471A - 一种智能电子敲帮问顶便携式仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电子敲帮问顶便携式仪器,是为了解决现有技术对矿井作业面、巷道侧壁的片帮、冒顶事故预报精度有限,且具有一定的滞后性,不能进行及时预判的问题,该仪包括撑杆、电磁激振器、传感器、固定架及主机;所述固定架固定在撑杆的前端;所述电磁激振器和传感器并排固定安装在固定架上,并通过航插和线缆与主机电连接,或与主机采用无线通讯。本发明改变了目前对顶板、侧帮探测的方法,能最大限度的靠近目标体,省时省力;电磁激振器可与敲击面较好地耦合,能使接收到的信号更精准可靠;改变了传统弹性波检测仪器的激发接收等操作模式,设计小巧,不用放炮或锤击,工作人员能根据探测需求抱着主机及时跟踪测量。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探仪器领域,特别涉及一种电子敲帮问顶仪,其用于预测预报矿井作业面、巷道侧壁因矿山压力作用变形而发生片帮、冒顶事故的发生。
背景技术
矿井作业面、巷道侧壁在矿山压力作用下变形,破坏而脱落的现象称为片帮,顶部垮落称为冒顶,二者常同时发生。由于某些矿区地质条件复杂,以及采矿不科学、不合理的操作等原因促使冒顶片帮事故频发,冒顶片帮约占采矿作业事故的40%以上。目前,对片帮冒顶的预测预报通常由矿工进行“敲帮问顶”作业(如查看顶板下沉时是否并伴有响声、裂缝、片帮、掉渣、支架折断等现象),这种方法受主观因素影响大,且人为误判易造成不必要的事故发生。另外,敲帮问顶方法还包括木楔法(在顶板裂隙中钉入一块小木楔,如果顶板变形、裂隙增大,小木楔会自动落下或松动,说明顶板有冒落危险)、标记法(将黄泥、油漆、水泥砂浆抹在顶板裂隙上,观察其变化,也能反映出顶板变形情况)、信号柱法(在采场每隔7~10m用兰根毛竹(或木柱)支撑在顶底板之间,如果发现毛竹(或木柱)压裂,发出响声,说明顶板下沉有冒落危险),但此类方法为传统手段,预报精度有限,且具有一定的滞后性,不能进行超前预判。顶板离层监测仪是现代矿井常用的方法,采用分布式布点,通过钻孔内机械式多点位移计进行连续监测钻孔岩层位移量,进行人工测量或电子测量,由于需要布点、打孔、预埋位移计、监测等流程,具有盲区大、成本高,没有及时性和便携性功能。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足,提出一种能减少人为干扰,并能利用一种简便可行的电子激震、接收弹性波方式来预测预报巷道冒顶和片帮事故的发生。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种智能电子敲帮问顶便携式仪器,包括撑杆、电磁激振器、传感器、固定架及主机;所述固定架固定在手抓柄的前端;所述电磁激振器和传感器并排固定安装在固定架上,并通过航插和线缆与主机电连接,或与主机采用无线通讯。
进一步,所述固定架和撑杆采用非金属材质制作,其中撑杆中部设伸缩扣。
进一步,所述电磁激振器两侧设有泡棉。
进一步,所述传感器安装有两个,可采用速度传感器、加速度传感器或MEMS传感器,其后部分别安装在弹簧上,经弹簧固定于固定架。
本发明的工作原理:利用弹性波的传播特性与巷帮、顶板岩性节理发育情况、离层空间大小、受力破碎程度有较好的相关性,故可通过主动激发弹性波,获取巷帮、顶板激震点弹性波的波形、频率、振幅响应特征,进行快速无损检测,从而快速、高效评价巷帮、顶板稳定性,完成“敲帮问顶”作业。
本发明的有益效果:第一,撑杆的设计,改变了传统对顶板、侧帮探测的难度,能最大限度的让本发明靠近目标体,省时省力;第二,在电磁激振器两边安放有泡棉及在传感器上安装有弹簧,能让本发明更好的与敲击面进行耦合,能使接收到的信号更精准可靠;第三,改变了传统弹性波仪器的操作模式(自动激发接收),本发明设计小巧,不用放炮或锤击,工作人员能根据探测需求抱着主机及时跟踪测量。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明撑杆示意图。
图中,1.撑杆,2.电磁激振器,3.传感器,4.固定架,5.主机,6.弹簧,7.泡棉,8.线缆,9.伸缩扣,10.航插。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1,图2所示,本发明包括撑杆1、电磁激振器2、传感器3、固定架4及主机5。
固定架4固定在撑杆1的前端;电磁激振器2和两个传感器3并排固定安装在固定架4上,并通过航插10和线缆8与主机5电连接,或经Wi-Fi等与主机无线通讯。撑杆1可通过伸缩扣9进行长度的调节,其材质为非金属材质。电磁激振器2两边安放有泡棉7,用于避免激振器敲击后自身发生往复运动。
传感器可采用速度传感器、加速度传感器或MEMS传感器,并列安装两个同类型的传感器,并在传感器后部分别安装弹簧6,以使传感器与敲击面更好接触耦合。弹簧6固定于固定架4上。固定架4也采用非金属材质制成。
在用此装置进行探测时,撑杆1的长度可根据探测需要通过伸缩扣9进行伸缩调节,能最大限度的靠近测量处;电磁激振器2用于对测量处进行敲击。为防止电磁激振器2对敲击面敲击后自身发生往复运动,特在激振器2两边安装有泡棉7;传感器3用于对激振的信号进行接收,并将信号传入主机5,在传感器上分别安装弹簧6,用于传感器3与敲击面接触耦合;固定架4用于固定手抓柄1、电磁激振器2及传感器3,在固定架4上安装有一个航插10,此航插10通过专用线缆8连接电磁激振器2、传感器3及主机5;主机5用于设置激发、接收等参数,既能控制电磁激振器2,又能接收传感器3的信号,并能对接收到的信号进行管理。
本发明的具体实施过程:
(1)到达作业地点后,根据测量高度调整撑杆的长度,并将主机1与航插相连(或经Wi-Fi主机无线通讯);
(2)打开主机,并设置相关激发、接收参数;
(3)将电磁激振器对准待测目标体,点击主机采集按钮,此时电磁激振器对待测点进行电磁敲击,敲击后,当碰到目标体内有破碎、裂缝、离层等构造时,接收传感器就会接收到弹性波信号,此信号并被传送至主机;
(4)此点测量完后,根据的步骤进行下一个点的测量,直至预设方案中的任务完成为止;
(5)测量完后,可在主机上对接收的信号数据进行即时的处理及显示。包括波形对比分析、幅频特征分析等,确定正常区与异常区的特征参数,诊断岩层稳定性。
上述仅为本发明的实施例而已,对本领域的技术人员来说,本发明有多种更改和变化。凡在本发明的发明思想和原则之内,作出任何修改,等同替换,改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种智能电子敲帮问顶便携式仪器,其特征在于:包括手抓柄(1)、电磁激振器(2)、传感器(3)、固定架(4)及主机(5);所述固定架(4)固定在手抓柄(1)的前端;所述电磁激振器(2)和传感器(3)并排固定安装在固定架(4)上,并通过航插(10)和线缆(8)与主机(5)电连接,或与主机采用无线通讯。
2.根据权利要求1所述的智能电子敲帮问顶便携式仪器,其特征在于:所述固定架(4)和手抓柄(1)采用非金属材质制作,其中手抓柄(1)中部设伸缩扣(9)。
3.根据权利要求1所述的一种智能电子敲帮问顶便携式仪器,其特征在于:所述电磁激振器(2)两侧设有泡棉(7)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的智能电子敲帮问顶便携式仪器,其特征在于:所述传感器(3)安装有两个,采用速度传感器、加速度传感器或MEMS传感器,其后部分别安装在弹簧(6)上,经弹簧(6)固定于固定架(4)。
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