一种矿用本质安全型钻孔深度测量仪的设计

针对煤矿瓦斯抽放钻孔施工验收缺乏有效、便捷手段的现状,设计了一种矿用本质安全型钻孔深度测量仪。该测量仪基于弹性波反射原理,使用激振小锤在钻杆端部激发弹性波,测量仪主机通过加速度传感器采集振动信号,对振动信号的处理和分析计算得到钻杆长度。该测量仪使用便捷,可提高钻孔施工验收效率。     

瓦斯抽放钻孔深度快速检测技术研究

设计了利用弹性波快速检测钻孔深度的方法,并从检测原理、钻杆中弹性波的传播特点、扰动时间和强度对信号精度的影响等几方面对检测技术进行研究;设计出检测信号分析方法,实现了检测信号的自动识别,开发了配套软件。现场试验结果表明,该方法能够准确、快速地确定钻孔深度。     

基于振动信号的钻机工况判断研究

煤炭开采正向“少人化、无人化”转型,针对钻机动作的远程判断存在难题,提出一种基于钻机工作时钻杆处的振动加速度信号判断钻机工作动作的方法,将加速度传感器安装于钻机的钻杆导向套件的正面和侧面,对钻机的横向和轴向的振动加速度信号进行测量。分析实验结果发现,钻机处于钻进、回退和钻杆结合时传感器采集到的振动加速度信号区别明显。由此可得,当钻机的动作不同时,钻杆受到的振动也不同,说明通过分析振动加速度信号判断钻机动作的方法具备可行性。     

声发射系统中的一维黏弹性波导器理论模型

根据波动动力学的相关理论,建立了一维波导器的黏弹性力学模型,给出了模型的基本假设,运用黏弹性理论推导了模型中声发射简谐应力波在界面的应力及位移的透反射系数公式,得出了声发射简谐应力波在波导器中的位移、速度及加速度随传播距离变化的公式,通过公式可知波导器接收端声发射信号位移、速度及加速度与波源声发射信号相关参数的关系,从而初步得知波导器中声发射信号的传播规律.     

矿用本安钻孔深度探测仪

利用机械波沿钻杆传播原理,应用计算机技术、IEPE压电式加速度传感器技术研制了矿用本安型钻孔深度探测仪;采用基于X86平台的数据采集软件设计、前后时窗比法触发采集技术、多线程技术及反射信号自动检测技术等,实现了采集参数设置、采集波形的可视化显示及文件管理等功能。钻孔深度测量范围为10~200 m,测量误差1%FS以内,探测仪具有操作简便、易维护等优点。现场施工结果表明:该仪器稳定性好,测量精度高。     

矿用钻孔深度声波测量装置设计与应用

针对目前煤矿井下钻孔施工的质量验收,主要依靠退钻时人工数钻杆的方式计量钻孔深度,效率低且人为因素大的问题,通过研究基于钻杆柱中声波反射原理设计了便携式钻孔深度测量装置,利用声波在钻杆柱中的传播的速度和声波在钻杆柱中往返传播一个周期的时间计算出钻孔中钻杆柱的长度,确定钻孔深度。设计的矿用钻孔深度测量装置主要由3部分组成：激震源、探头和主机,关键的数据处理和人机交互等功能通过主机的软硬件实现。在大佛寺煤矿和寺河煤矿进行的现场试验,验证了该装置的测量深度大于200 m,最大误差不超过10 m,能够满足煤矿井下孔深测量的迫切需要。     

弹性波透地通信分层大地信道的多径特性

通过分析弹性波在平行地层中传播的界面反射及衰减特性,得到了分层均匀介质中弹性波信号传播的多径信道模型,导出了多径延迟与各层的厚度以及层内弹性波纵波的传播速度的关系,以及多径/直达信号比(R MD)的近似算式,同时也探讨了因层间反射导致的多径衰落情况。在神华集团上湾煤矿煤层及围岩钻孔资料基础上建立地层模型并进行了仿真,结果表明：在直达信号正常情况下,多径信号的幅度较直达信号低20 dB以上,多径干扰基本可以忽略,此时即使传输信号带宽大于信道相关带宽B c,由多径导致的衰落仍然是近似平坦的;如果直达信号被遮蔽(比正常值低20 dB以上),信号呈明显频率选择性衰落,衰落深度约15 dB。仿真结果还说明使用直接序列扩频的透地通信,较高的码速率有利于抑制多径效应。     

爆破震动预报因子

已建立一种基于波传播定律的有效爆破震动预报因子。同时考虑了非弹性阻尼,也就是说由于能量耗散引起系统的振幅减小(与e~(-αD/Q)成比例)。式中D是检测传感器到震源的距离,Q为每段药量,而且是非弹性衰减因子。弹性波的非弹性衰减这一特性,可用来研究岩石的岩土工程性质、预测平面应力波经过岩体时波形的变化。在爆破地震的预报中,许多非弹性效应使波在传播过程中造成     

声发射传感器随掘监测有效范围考察

为确立煤巷掘进过程声发射监测传感器有效监测范围,指导传感器安装钻孔合理布设,确保监测信号真实性与可靠性,最终提升煤巷掘进煤岩动力灾害声发射在线监测效果,结合弹性波理论传播规律与现场考察方法,在川煤集团新维煤业2113输送带巷进行现场试验考察。研究成果可有效提升传感器安装钻孔超前布设的合理性及监测效果,节约生产成本,为建立有序高效的煤巷掘进工作面声发射监测技术体系提供支撑及指导。     

模拟工程中不同频率超声导波检测锚杆锚固质量研究

针对不同频率超声导波在工程锚固锚杆中传播速度,工程实际条件下用不同频率超声导波对锚杆的锚固质量检测以及分别用两个传感器探头检测锚杆锚固质量时传感器在锚固体表面的安装位置等问题进行了研究。研究结果表明在未锚固端用一个探头发射信号,在锚固体表面用另一个探头接收到的导波的衰减信号可以判断超声导波在工程实际条件下的传播速度,并可用于测量锚杆的锚固质量,高频导波在锚杆中的传播速度和传感器的安装位置与低频导波不同,且都可以用来研究锚杆的锚固质量。