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超声波国岩裂隙探测仪及其应用

发布时间: 2011-05-11     来源:中国煤矿设备商圈     作者:sjz_datacenter_cbb
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1 问题的提出
超声波围岩裂隙探测仪(以下简称声波仪)是用于探测煤矿井下围岩松动范围及裂晾情况的仪器。通过对现场的实测获得围岩力学动态和必要的力学分析,可以帮助用户确定和修正支护系统的设计和施工对策,从而保证煤矿安垒生产。
传统的超声波围岩裂隙探测仪,有的不防爆;有的只能输出超声波传播的时间,功能单一,还必须由人工将井下记录的时间值转换成超声波传播的速度值,描出用户所需的最终结果,即超声波速度图。此外,对
于一些软岩矿区,若使用湿式探头,会造成注水泄漏不止、仪器无法正常测量的情况。
为此,我们借鉴了前人的经验,综合考虑了对软、硬帮的适应性,采用了单片机等转换技术,以及干式探头,替代了传统的硬件电路和部件,使仪器具有防爆、可计算、可存贮、可打印、可读时间值、又可直读速度值等智能化优点,同时又降低了仪器的体积和电压等级,便携实用,满足了现场中提出的迫切要求。
2 硬件电路设计
超声波在围岩中传播的速度与岩体所受应力和裂隙情况有关,因此,声波仪就是在钻孔中测定岩体的声速度变化来反映围岩的松动范围及应力变化。原理图如图1所示。
在钻孔中放人一发双收换能器探头,发射换能器(F)在钻孔中发射超声波,在孔壁周围产生滑行波沿着钻孔传播。接收换能器1(S1)和接收换能器2(S2)分别依次收到滑行波的首波。于是,可根据单片机记录的从发射到收到首波的传播时间和探头间的固定传播距离按下式求得传播速度:传播速度一传播距离/传播时间(m/s)。


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