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

一种智能电子敲帮问顶便携式仪器
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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