專利名稱：一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率的檢測方法，尤其是一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法。
背景技術：
錨桿支護已成為煤礦巷道的主要支護形式。但由于煤礦巷道工程的特點、地質復雜、采動等因素影響，工程質量控制比較困難，工程質量問題經常發生。據一些礦區的不完全統計，錨桿支護巷道中年維修量均在20%以上。錨桿支護巷道經常出現開裂、脫落和破壞現象，甚至發生頂板冒落等質量事故。產生這些問題的原因是多方面的，工程質量差，不符合設計和工程質量標準的要求是主要原因。實踐證明，要保證錨桿支護質量，對質量的檢測、評價是不可缺少的。目前的煤礦巷道錨桿支護檢測和檢測設備從功能上可分成兩大類頂板穩定性監測和受力檢測。對頂板穩定性監測主要采用頂板離層儀、多點位移計、位移收斂計等方法，事故預警往往不及時，時效性差，同時這些方法對頂板事故預警的準確率也低，往往因安裝原因造成頂板離層儀、多點位移計并不起作用。測力錨桿、拉拔計這兩種受力檢測手段只能進行點檢測，并不能實行面檢測，而利用液壓千斤頂進行拉拔試驗這種檢測手段不僅費工費時，而且對巷道產生較強的擾動，降低了錨桿對圍巖的加固作用，僅限于個別抽查；對于扭矩拔手這種檢測手段，其對預應力檢測的準確率太低，只能作為輔助手段。目前，無損檢測技術主要是用于巖土樁基檢測中，對于煤礦井下特殊的地質環境條件以及巷道錨桿支護的特點是不適用的。井下錨桿錨固體體系由錨桿桿體自由段，樹脂粘結段以及托盤螺帽等組成。由于其結構的特殊性，其固有頻率與錨桿軸向受力、錨桿錨固段與煤(巖)體粘結狀態等有非常緊密的聯系。通過檢測錨桿的固有頻率可實時監測錨桿的受力、錨固狀態的穩定性等，對煤礦錨桿支護巷道穩定性評價具有重要的意義。但是由于錨桿結構的特殊性，錨桿錨固體系的固有頻率很難測得。
發明內容
為了解決煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率檢測中遇到的問題，本發明提供了一種非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率的無損檢測方法，有效解決了煤礦井下錨桿受力狀態和錨固穩定性實時監測問題，簡單實用，準確率高，可實現錨桿的無損檢測。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其檢測步驟為在錨桿的外露端連接傳感器連接裝置及傳感器； 用小錘對傳感器連接裝置施加法向激振力，使錨桿產生橫向振動；通過傳感器采集錨桿振動加速度，并將加速度信號傳輸給檢測儀；由檢測儀將接收到的加速度模擬信號轉換成加速度數字信號并存儲；同時對所采集到的信號進行頻譜分析，得到所測錨桿錨固體系的固有頻率。
實現一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法的裝置，包括傳感器連接裝置、小錘、傳感器和檢測儀；所述傳感器連接裝置為一段外側壁軸向削切有1 4 個平面的圓鋼；所述傳感器連接裝置的一端軸向開有螺紋孔與錨桿外露端旋轉連接，另一端嵌入安裝有壓阻式加速度傳感器；所述傳感器通過導線與檢測儀連接。所述小錘的上端為不銹鋼，敲擊端為硬質塑料，質量為1kg。對傳感器連接裝置施加的法向激振力為2kg 2. 5kg,并連續敲擊4 10次，最好為5次。所述圓鋼的直徑為25mm 55mm，長度為50 200mm。本發明的有益效果是本發明的非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率的無損檢測方法具有重要的意義，所測得的錨桿橫向振動固有頻率與錨桿的軸向受力以及錨桿錨固段與煤體之間的粘結狀態有緊密的聯系。通過分析錨桿橫向振動固有頻率可對錨桿的受力和錨固體系的穩定性進行實時監測。同時本發明的裝置安裝連接簡單方便，所需檢測時間短，可實現對巷道錨桿大面積的檢測以及對整條巷道穩定性的監測。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。圖1為一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法的實施例結構示意圖。圖2為本發明的時域檢測信號波形圖。圖3為本發明的頻域檢測信號波形圖。圖中，1.煤體，2.錨固體，3.錨桿，4.傳感器連接裝置，5.小錘，6.傳感器，7.檢測儀。
具體實施例方式在附圖中，一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其檢測步驟為在錨桿3的外露端連接傳感器連接裝置4及傳感器6 ；用小錘5對傳感器連接裝置4 施加法向激振力，使錨桿3產生橫向振動；通過傳感器6采集錨桿3振動加速度，并將加速度信號傳輸給檢測儀7 ；由檢測儀7將接收到的加速度模擬信號轉換成加速度數字信號并存儲；同時對所采集到的信號進行頻譜分析，得到所測錨桿3錨固體系的固有頻率。在附圖1中，實現一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法的裝置，包括傳感器連接裝置4、小錘5、傳感器6和檢測儀7 ；所述傳感器連接裝置4為一段外側壁軸向削切有1 4個平面的圓鋼；所述傳感器連接裝置4的一端軸向開有螺紋孔與錨桿3外露端旋轉連接，另一端嵌入安裝有壓阻式加速度傳感器6 ；所述傳感器6通過導線與檢測儀7連接。所述小錘5的上端為不銹鋼，敲擊端為硬質塑料，質量為1kg。對傳感器連接裝置4施加的法向激振力為2kg 2. ^g，并連續敲擊4 10次，最好為5次。所述圓鋼的直徑為25mm 55mm，長度為50 200mm。在附圖2中，縱坐標是傳感器6測得的振動幅值，橫坐標為振動時間，單位為毫秒(ms)，從圖中可以看到所測得的振動幅值隨時間衰減，但振動周期均勻。在附圖3中，縱坐標是振動幅值，橫坐標是振動頻率，頻率點清晰明了，儀器可進行自動判讀。以下實施例中以錨桿長度2200mm，直徑22mm的螺紋鋼為例，采用兩卷Z2535型中速樹脂藥卷錨固，檢測步驟如下1.將帶有傳感器6的傳感器連接裝置4與錨桿3的外露端旋轉連接，通過導線將傳感器6與檢測儀7連接起來；2.按下檢測儀7上的采集鍵，利用配套的小錘5在傳感器連接裝置4的任一平面上法向敲擊5次，激振力控制在2kg 2. 5kg之間；3.檢測儀7將收到的加速度模擬信號轉換成加速度數字信號并存儲；同時對所采集到的信號進行頻譜分析，得到所測錨桿3的錨固體系橫向振動的固有頻率；4.檢測儀7自動對檢測得到錨桿3橫向振動的固有頻率進行存儲，并同時存儲錨桿3的位置以及測試時間等，以便于觀察錨桿3固有頻率隨時間的變化情況。本實例中檢測結果如附圖2和圖3所示，可以看到錨桿3振動周期均勻，橫向振動固有頻率清晰明了，約為952Hz。在此基礎上可以對錨桿3此時的受力情況以及錨桿3與煤體1的粘結情況進行進一步的分析。
權利要求
1.一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其特征是其檢測步驟為在錨桿( 的外露端連接傳感器連接裝置(4)及傳感器(6)；用小錘( 對傳感器連接裝置(4)施加法向激振力，使錨桿( 產生橫向振動；通過傳感器(6)采集錨桿( 振動加速度，并將加速度信號傳輸給檢測儀(7)；由檢測儀(7)將接收到的加速度模擬信號轉換成加速度數字信號并存儲；同時對所采集到的信號進行頻譜分析，得到所測錨桿C3)錨固體系的固有頻率。
2.根據權利要求1所述一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其特征是所述小錘(5)的上端為不銹鋼，敲擊端為硬質塑料，質量為1kg。
3.根據權利要求1所述一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其特征是對傳感器連接裝置(4)施加的法向激振力為2kg 2. 5kg,并連續敲擊4 10次， 最好為5次。
4.根據權利要求1所述一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其特征是實現該無損檢測方法的裝置，包括傳感器連接裝置、小錘(5)、傳感器(6)和檢測儀(7)；所述傳感器連接裝置⑷為一段外側壁軸向削切有1 4個平面的圓鋼；所述傳感器連接裝置(4)的一端軸向開有螺紋孔與錨桿C3)外露端旋轉連接，另一端嵌入安裝有壓阻式加速度傳感器(6)；所述傳感器(6)通過導線與檢測儀(7)連接。
5.根據權利要求4所述一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其特征是所述圓鋼的直徑為25mm 55mm，長度為50 200mm。
全文摘要
本發明涉及一種煤礦非全長粘結錨桿橫向振動固有頻率無損檢測方法，其檢測步驟為在錨桿的外露端連接傳感器連接裝置及傳感器；用小錘對傳感器連接裝置施加法向激振力，使錨桿產生橫向振動；通過傳感器采集錨桿振動加速度，并將加速度信號傳輸給檢測儀；由檢測儀將接收到的加速度模擬信號轉換成加速度數字信號并存儲；同時對所采集到的信號進行頻譜分析，得到所測錨桿錨固體系的固有頻率，所測得的錨桿橫向振動固有頻率與錨桿的軸向受力以及錨桿錨固段與煤體之間的粘結狀態有緊密的聯系。本發明的裝置安裝連接簡單方便，所需檢測時間短，可實現對巷道錨桿大面積的檢測以及對整條巷道穩定性的監測。
文檔編號G01H1/00GK102207404SQ20111006261
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月16日 優先權日2011年3月16日
發明者卜萬奎, 吳宇, 姚邦華, 李強, 茅獻彪 申請人:江蘇中礦立興能源科技有限公司