一种煤岩体地应力分布特征探测方法及装置，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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种煤岩体地应力分布特征探测方法及装置，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。
技术介绍
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，而本专利技术就此提出了一种简单可行的探测方法。
技术实现思路
技术问题:本专利技术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:本专利技术的煤岩体地应力分布特征探测方法，包括以下步骤:a、在井下待测试点向煤岩层中施工两个等长且平行的钻孔，所述两钻孔间垂直距离为5?15m ；b、预先在一根与钻孔长度相等的硬质管筒中每隔距离L2设置一个发射换能器，在另一根与钻孔长度相等的硬质管筒中每隔距离L2设置一个接收换能器，然后将两个硬质管筒分别插入两个等长且平行的钻孔内，并且使靠近孔口的发射换能器和接收换能器距孔口的距离LI为0.5m ;c、分别向两个钻孔中注入耦合剂；d、将所有发射换能器和接收换能器通过电缆与设在钻孔外的信号收发控制主机连接好，然后启动信号收发控制主机；e、信号收发控制主机中的信号发射机产生电脉冲信号，并通过发射换能器转换成超声波，超声波将以煤岩体为介质同步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；f.信号接收机将接收到的多组电脉冲信号传输给收发控制主机中的信号处理系统，信号处理系统将对电脉冲信号进行处理和存储，将电脉冲信号转换成声波波速，通过“波速-应力”关系计算显示出两钻孔之间的地应力分布特征。一种实现上述方法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?Im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?Im安设一个或接收换能器。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，本专利技术根据声波的振幅、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
内具有广泛的实用性。【附图说明】图1是本专利技术的结构布置示意图。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，6-钻孔，7-信号发射机，8-信号处理系统，9-信号接收机。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述:如图1所示，本专利技术的煤岩体地应力分布特征探测方法，是根据声波的振幅、频谱和岩石的结构及应力状态存在一定的对应关系，即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，具体操作步骤如下:a、在井下待测试点向煤岩层中施工两个等长且平行的钻孔6，所述两钻孔6间垂直距离为5?15m ；b、预先在一根与钻孔6长度相等的硬质管筒4中每隔距呙L2为0.5?Im设置一个发射换能器2，在另一根与钻孔6长度相等的硬质管筒4中每隔距离L2为0.5?Im设置一个接收换能器3，然后将两个硬质管筒4分别插入两个等长且平行的钻孔6内，并且使靠近孔口的发射换能器2和接收换能器3距孔口的距离LI为0.5m ;c、分别向两个钻孔6中注入耦合剂，为了保证测试信号的准确性，要确保钻孔6的孔壁和硬质管筒4之间中充满耦合剂。d、将所有发射换能器2和接收换能当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤岩体地应力分布特征探测方法，其特征在于包括以下步骤：a、在井下待测试点向煤岩层中施工两个等长且平行的钻孔（6），所述两钻孔（6）间垂直距离为5~15m；b、预先在一根与钻孔（6）长度相等的硬质管筒（4）中每隔距离L2设置一个发射换能器（2），在另一根与钻孔（6）长度相等的硬质管筒（4）中每隔距离L2设置一个接收换能器（3），然后将两个硬质管筒（4）分别插入两个等长且平行的钻孔（6）内，并且使靠近孔口的发射换能器（2）和接收换能器（3）距孔口的距离L1为0.5m；c、分别向两个钻孔（6）中注入耦合剂；d、将所有发射换能器（2）和接收换能器（3）通过电缆（5）与设在钻孔外的信号收发控制主机（1）连接好，然后启动信号收发控制主机（1）；e、信号收发控制主机（1）中的信号发射机（7）产生电脉冲信号，并通过发射换能器（2）转换成超声波，超声波将以煤岩体为介质同步传播给与其相对应的接收换能器（3），接收换能器（3）将接收到的超声波转换成电脉冲，并通过电缆（5）传输回信号收发控制主机（1）中的信号接收机（9）；f．信号接收机（9）将接收到的多组电脉冲信号传输给收发控制主机（1）中的信号处理系统（8），信号处理系统（8）将对电脉冲信号进行处理和存储，将电脉冲信号转换成声波波速，通过“波速‑应力”的对应关系计算显示出两钻孔（6）之间的地应力分布特征。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，王彦凯，茅献彪，王东飞，王伟林，林柏泉，乔时和，
申请(专利权)人：山西潞安环保能源开发股份有限公司，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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