動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于采礦、巖土及邊坡工程領域，具體涉及一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法及系統。
【背景技術】
[0002]在采礦工程中，由于井下巷道煤巖體受埋藏深度、構造應力、開采尺度、深部采掘方式、煤巖巖石力學屬性以及集中應力、節理、裂隙等影響，使得錨桿(索)支護的巷道周邊區域煤巖具有沖擊動力、強烈礦壓顯現、煤與瓦斯突出等動力災害特點。
[0003]在工程實踐中，用單純的數學解析、巖石力學理論及相應的室內模擬試驗來解決實際問題非常困難。因為巷道周邊煤巖體受上述因素的作用后，特別是受應力擾動后自身的彈性變形能和應變能在時間上和空間上不斷發生變化和迀移。在不同的地點或偶然的時間點，煤巖中的擾動應力或疊加應力產生集中后，往往在瞬間爆發“巖爆”或“煤爆”現象，彈性能以彈射碎片的方式沿著某一細小裂隙面釋放，從而由動力顯兆現象衍生為動力災害事故，使錨巖體結構穩定性破壞，錨桿、索被迫拉斷、拔出，繼而失去錨固效能。
[0004]煤巖沖擊地壓災害往往在偶然的時間瞬間發生，且自身具備連鎖動力反應，在動力顯兆衍生為動力災害的過程中，總體上形成了 “時-空-域”的不斷變化和循環，給礦山工程和人員安全帶來了困阻。同時，動力災害的頻發更使得礦山工程檢測技術成為解決礦山眾多災害問題的一種主要手段。
[0005]當前，對礦山巷道圍巖監測技術手段較多，例如聲發射、光纖、電阻應力計、電磁輻射、光學鉆孔窺視等，但都集中于某一種技術手段，由于巷道煤巖(圍巖體)賦存災害環境的復雜性和多樣性，在現場監測中受地質因素和操作環境因素干擾較多，很多檢測準備工作過于繁雜，檢測結果出現單一、失真現象，可見單一的檢測手段在礦山復雜災害圍巖環境中難以對工程實踐實現起到有效的指導作用。
[0006]在災害地質圍巖環境和采掘擾動環境影響下，單一的監測手段在檢測過程中出現了精度不高、數據失真，失效，不能夠綜合反映實際問題所產生的原因或結果。同時，礦井下致災因素眾多，往往用單一的檢測技術或檢測原理對非線性錨巖體的動態信息與迀移演化過程進行檢測，其結果往往沒有對比性，不能集中反映出問題的實際性。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服上述不足，提供一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法及系統，其設計合理且使用操作簡便、無需打設鉆孔、信息化檢測、檢測結果準確。
[0008]為了達到上述目的，一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一:在回采工作面巷道或正在掘進的巷道上布置測點或測面，測點或側面為布置在頂板和兩幫中部的錨桿、錨索；
[0010]步驟二:將傳感器固定在頂板測點錨桿上，用錨巖體動力學信息聲電檢測裝置中的聲發射探頭通過圍巖體與錨桿金屬介質傳聲原理對頂板圍巖體進行持續檢測，檢測結果會通過聲發射探頭采集，傳感器接收后通過信號傳輸電纜傳至采集控制接收器并記錄采集信息；
[0011]步驟三:將激勵傳感器和響應傳感器固定在測點錨桿上，通過測力錘對錨桿的敲擊、振動，振動信號會通過不同錨固和工作荷載中的金屬介質傳播至激勵傳感器和響應傳感器上，動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置采集激勵傳感器和響應傳感器上的信號，并將振動信號變成電信號，以各自波形的形式呈現在信號采集接收控制器中；
[0012]步驟四:將采集控制接收器采集的信息傳導至客戶端主機，通過動力災害礦井錨巖穩定性檢測分析軟件對頂板圍巖體礦山壓力、動力災害、裂隙演化活動特征進行分析，同時對頂板錨桿支護范圍圍巖體的災害顯兆性進行預警和預測，結合動力顯兆聲學動態分析預測結果，可對測點錨桿錨固質量進行綜合評價。
[0013]所述步驟一中，測點從工作面巷道中距離工作面前方20m處開始布置，回采工作面每隔1m?30m布置一個測點，掘進工作面每隔5?1m布置一個測點。
[0014]所述步驟二中，錨巖體動力學信息聲電檢測裝置能夠只檢測聲學信息，或只檢測電磁輻射信息，也能夠同時檢測同一測面、測點或不同測面、測點的信息。
[0015]所述步驟三中，動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置通過布設電磁輻射天線，對測點所在的面進行非接觸式持續動態檢測，檢測時，用固定可伸縮可旋轉支架固定好天線，將天線固定在測試區域，方向正對著所測面煤巖壁，并距離煤巖壁lm，將監測結果傳至采集控制接收器進行同步顯示和記錄，控制器的信號采集、轉換、處理、存儲和報警由監測儀自動連續地完成。
[0016]一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法采用的系統，包括設置在測點或測面上的傳感器，以及采集傳感器信息的錨巖體動力學信息聲電檢測裝置和動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置，錨巖體動力學信息聲電檢測裝置和動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置連接有采集控制接收器，采集控制接收器連接客戶端主機。
[0017]所述錨巖體動力學信息聲電檢測裝置和動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置通過天線、探頭或傳感器連接采集控制接收器。
[0018]所述動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置采集的是激勵傳感器和響應傳感器上的信息。
[0019]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0020]一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法集聲學、電磁信號、彈性波三種檢測原理為一體，在檢測過程中，相互作用、相互補充，取長補短，彌補了單一檢測手段失真、單調劣勢，利用系統化的優勢，對檢測結果經過系統軟件分析后，可對工程進行實際指導；
[0021]在巷道掘進中，通過本發明的檢測方法對巷道周邊的動力顯兆聲電信息和錨固質量的檢測結果，可較準確的辨識出測點區域危險性和支護方案的合理性，起到了重要的工程實際指導價值。
[0022]進一步的，本發明的檢測方法在檢測過程中，能夠根據實際情況和技術要求，可實現多項功能對同一測點同步、連續檢測，也可實現不同通道(功能)對不同測點區域性檢測。
[0023]一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法采用的系統在檢測過程中，能夠提前通過客戶端主機在地面可以設置好各項系統參量，井下實行非埋入式、部分功能可非接觸式高效檢測，本身重量輕便，大大減小傳統檢測中人為操作誤差和降低傳統鉆孔式檢測中人員勞動強度，提高了檢測效率，保障檢測時間，本發明能夠對同一測點和多測點進行錨巖礦壓受載程度、動力顯兆的活動性、異常區域性及動力災害危險性進行動態趨勢預測、預警，同時能評價出錨固體在災害動態演化中的錨固質量。
【附圖說明】
[0024]圖1為一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法的流程圖；
[0025]圖2為一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測的檢測系統的系統框圖；
[0026]圖3為實現動力災害礦井巷道圍巖動力聲學(事件數)信息預測、動力信息趨勢分析預警曲線圖；
[0027]圖4為錨桿對圍巖支護能力的各項參數適應性的彈性波曲線圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0029]參見圖1，一種動力災害礦井錨巖穩定性集成檢測方法，包括以下步驟:
[0030]步驟一:在回采工作面巷道或正在掘進的巷道上布置測點或測面，測點或側面為布置在頂板和兩幫中部的錨桿、錨索，測點從工作面巷道中距離工作面前方20m處開始布置，回采工作面每隔1m?30m布置一個測點，掘進工作面每隔5?1m布置一個測點；
[0031]步驟二:將傳感器固定在頂板測點錨桿上，用錨巖體動力學信息聲電檢測裝置中的聲發射探頭通過圍巖體與錨桿金屬介質傳聲原理對頂板圍巖體進行持續檢測，檢測結果會通過聲發射探頭采集，傳感器接收后通過信號傳輸電纜傳至采集控制接收器并記錄采集信息；
[0032]錨巖體動力學信息聲電檢測裝置能夠只檢測聲學信息，或只檢測電磁輻射信息，也能夠同時檢測同一測面、測點或不同測面、測點的信息；
[0033]步驟三:將激勵傳感器和響應傳感器固定在測點錨桿上，通過測力錘對錨桿的敲擊、振動，振動信號會通過不同錨固和工作荷載中的金屬介質傳播至激勵傳感器和響應傳感器上，動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置采集激勵傳感器和響應傳感器上的信號，并將振動信號變成電信號，以各自波形的形式呈現在信號采集接收控制器中；
[0034]動力顯兆錨桿錨索質量檢測裝置還能夠通過布設電磁輻射天線，對測點所在的面進行非接觸式持續動態檢測，檢測時，用固定可伸縮可旋轉支架固定好天線，將天線固定在測試區域，方向正對著所測面煤巖壁，并距離煤巖壁lm，將監測結果傳至采集控制接收器進行同步顯示和記錄，控制器的信號采集、轉換、處理、存儲和報警由監測儀自動連續地完成。
[0035]步驟四:將采集控制接收器采集的信息傳導至客戶端主機，通過動力災害礦井錨巖穩定性檢測分析軟件對頂板圍巖體礦山壓力、動力災害、裂隙演化活動特征進行分析，同時對頂板錨桿支護范圍圍巖體的災害顯兆性進行預警和預測，結合動力顯兆聲學動