一种煤岩体地应力分布特征探测装置.pdf

一种煤岩体地应力分布特征探测装置，在井下待测试点向煤岩层中施工两个等长且平行的钻孔，在一钻孔中间隔距离设置多个发射换能器，在另一个钻孔中间隔距离设置多个接收换能器，通过发射换能器转换成超声波，超声波将以煤岩体为介质传播给与其相对应的接收换能器，接收换能器将接收到的超声波转换成电脉冲，并通过电缆传输回信号收发控制主机中的信号接收机；对井巷围岩或工作面前方煤岩层内的地应力分布特征进行区域性探测，明确地应力峰值所在位置，采掘作业时，可避开地应力集中区域或及时采取预防措施，对预防井下冲击地压的发生和采掘工作面的煤与瓦斯突出危险性预测有着重要意义，可一次性完成大规模、区域性地应力分布探测。

权利要求书
1.  一种煤岩体地应力分布特征探测装置，包括信号收发控制主机（1）、发射换能器（2）、接收换能器（3）、硬质管筒（4）和电缆（5）；其特征在于：所述的信号收发控制主机（1）由信号发射机、信号接收机和信号处理系统组成，所述的信号发射机通过电缆（5）与设在一根硬质管筒（4）内的多个发射换能器（2）联接，持续稳定产生电脉冲信号，所述的信号接收机则通过电缆（5）与设在另一根硬质管筒（4）内的多个接收换能器（3）联接，将采集到的电脉冲信号传送给信号处理系统。

2.  根据权利要求1所述的煤岩体地应力分布特征探测装置，其特征在于：所述的一根硬质管筒（4）内每隔距离L2为0.5m~1m安设一个发射换能器（2），另一根硬质管筒（4）内每隔距离L2为0.5m~1m安设一个接收换能器（3）。

3.  根据权利要求1所述的煤岩体地应力分布特征探测装置，其特征在于：所述设在一根硬质管筒（4）内的多个发射换能器（2）通过电缆（5）串联起来，将电脉冲信号转换成超声波信号。

4.  根据权利要求1所述的煤岩体地应力分布特征探测装置，其特征在于：所述设在另一根硬质管筒（4）内的多个接收换能器（3）通过电缆（5）串联起来，将接收到的超声波转换成电脉冲信号。

说明书一种煤岩体地应力分布特征探测装置
技术领域
本实用新型涉及一种煤岩体地应力分布特征探测装置，尤其一种适用于探测煤矿井下巷道周围或工作面前方地应力的分布特征的方法及装置。
背景技术
随着我国煤矿开采深度的增加，煤层和围岩的冲击倾向性增强，在井巷或工作面的高地应力区域极易发生冲击地压灾害，而且容易诱使具有突出危险性的煤层发生煤与瓦斯突出，这给煤矿安全生产和广大煤矿职工的生命安全造成了极大的威胁。我们知道，井巷或工作面周围煤岩体的应力分布状态与冲击地压的发生有着密切的关系，地应力的峰值越大、距工作面越近，就越易发生冲击地压灾害、诱发煤与瓦斯突出。因此，准确及时地对工作面前方煤岩体内的应力分布状态进行检测，确定应力集中区域，对预测瓦斯突出危险性、防治冲击地压灾害有重要意义。目前国内外对地应力的测试一般是点预测模式，很难进行大规模的测试，更难对煤岩体内的应力分布特征进行区域性探测，而本实用新型就此提出了一种简单可行的探测方法。
实用新型内容
技术问题：本实用新型的目的是解决目前地应力测试技术中，对巷道或采掘工作面的围岩应力分布特征的探测单次范围小，要实现区域性大规模探测需要多次进行，费力、费时的问题，提供一种操作简便，可以一次性完成围岩应力分布特征区域性探测的方法及装置。
技术方案：本实用新型的煤岩体地应力分布特征探测装置，包括信号收发控制主机、发射换能器、接收换能器、硬质管筒和电缆；所述的信号收发控制主机由信号发射机、信号接收机和信号处理系统组成，所述的信号发射机通过电缆与设在一根硬质管筒内的多个发射换能器联接，持续稳定产生电脉冲信号，所述的信号接收机则通过电缆与设在另一根硬质管筒内的多个接收换能器联接，将采集到的电脉冲信号传送给信号处理系统。
所述的一根硬质管筒内每隔距离L2为0.5m～1m安设一个发射换能器，另一根硬质管筒内每隔距离L2为0.5m～1m安设一个接收换能器。
所述设在一根硬质管筒内的多个发射换能器通过电缆串联起来，将电脉冲信号转换成超声波信号。
所述设在另一根硬质管筒内的多个接收换能器通过电缆串联起来，将接收到的超声波转换成电脉冲信号。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型根据声波的振幅、频谱和岩石的结构 及应力状态存在一定的对应关系，随着煤岩体的破碎程度增加、结构松软、应力降低，声波会相应产生波速降低、振幅减小的变化。可以对井巷围岩或工作面前方煤岩层的地应力分布特征进行区域性探测，明确地应力峰值所在位置，进而在煤矿井下进行采掘作业时，能避开地应力集中区域或及时采取预防措施，对预防井下冲击地压的发生和采掘工作面的煤与瓦斯突出危险性预测有着重要意义。与现有同类技术相比，能对井巷围岩应力或工作面前方的地应力分布特征，可以一次性完成大规模、区域性探测，省时省力、高效快速。其方法简便，易操作，所采用的装置简单，使用效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1-信号收发控制主机，2-发射换能器，3-接收换能器，4-硬质管筒，5-电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：
如图1所示，本实用新型的煤岩体地应力分布特征探测装置，包括信号收发控制主机1、发射换能器2、接收换能器3、硬质管筒4和电缆5；所述的信号收发控制主机1由信号发射机、信号接收机和信号处理系统组成，所述的信号发射机通过电缆5与设在一根硬质管筒4内的多个发射换能器2联接，持续稳定产生电脉冲信号，所述的一根硬质管筒4内每隔距离L2为0.5m～1m安设一个发射换能器2，设在一根硬质管筒4内的多个发射换能器2通过电缆5串联起来，将电脉冲信号转换成超声波信号。所述的信号接收机则通过电缆5与设在另一根硬质管筒4内的多个接收换能器3联接，将采集到的电脉冲信号传送给信号处理系统。所述另一根硬质管筒4内每隔距离L2为0.5m～1m安设一个接收换能器3。设在另一根硬质管筒4内的多个接收换能器3通过电缆5串联起来，将接收到的超声波转换成电脉冲信号。