一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法，能够快速有效识别煤巷顶板中隐藏的劣化区域，第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器通过U型支架固定于钻机底座上，然后安装将振动信息收集装置安装于钻杆上，第二步，锚固孔钻进，对顶板岩石进行钻进，通过无线振动传感器及无纸记录仪收集钻杆振动以及位移信息，第三步，数据分析，结合无纸记录仪的位移曲线，分析钻杆振动特性曲线，进而分析判断出软弱夹层的位置。本发明专利技术结构简单，易操作，能够有效探测煤巷顶板锚固孔钻进过程中顶板岩层隐藏的劣化区域，具有良好的经济和社会效益。

A method of identifying the roof lithology of Coal Roadway Based on the vibration characteristics of drill rod

The invention relates to a method for pipe vibration characteristics of coal roadway roof lithology identification based on deterioration can quickly and efficiently identify hidden areas of coal roadway roof in the first step, rock detecting device installation, the speed sensor is fixed on the machine base by U type support, then install the vibration information collection device installed on the drill pipe on the second step, the anchor hole drilling of roof rock drilling, through a wireless vibration sensor and paperless recorder collecting rod vibration and displacement information, the third step, data analysis, combined with the paperless recorder displacement curve, analysis of drill pipe vibration characteristic curve, and then analyze and judge the position of the weak interlayer. The invention is simple in structure and easy to operate, and can effectively detect the deteriorated area hidden in the roof rock stratum during the drilling process of the coal roadway roof anchor, and has good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法
本专利技术涉及煤矿巷道支护领域，特别是一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法。
技术介绍
20世纪90年代以来，锚杆支护技术以其显著的技术及经济优越性在煤矿巷道支护中得到了广泛的应用，是煤矿巷道支护领域的一场革命。煤巷顶板锚固孔钻进是锚杆支护的一个重要环节，煤巷顶板为沉积层状岩体，各层的岩性不同，相关研究表明，在锚杆机参数不变的情况下，煤巷顶板不同岩性岩石对钻杆的动力响应特征不同，钻杆杆体会出现不同程度的振动，包括横向、纵向、扭转振动，钻杆在不同岩性岩石中钻进时的振动特征会不同，且钻杆的振动特征量f与表征岩石物理力学性质的的C，φ，μ，σ具有f=h(c,φ,μ，σ)ω(t)的关系。煤巷顶板岩层结构劣化（软弱夹层）是锚杆支护煤巷冒顶的重要原因，由于劣化区域不可见，锚杆可能锚固在该区域或该区域附近，使得锚固质量下降，这就存在冒顶风险。因此，开发一种能够识别顶板岩性，特别是识别岩层结构劣化区域危险源-软弱夹层的方法刻不容缓。
技术实现思路
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法，解决本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法，其特征在于：首先进行岩层探测装置的安装，然后进行顶板锚固孔钻进，按以下步骤进行：第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器（2）通过U型支架（1）顶部的中心孔固定于U型支架（1）上，然后将U型支架（1）固定于钻机底座（4）上，将卡箍（10）固定于钻机支腿适当位置，将感应磁环（6）与非导磁垫片（7）通过螺栓固定于磁环支架（8）上，将测杆（18）穿过磁环支架（8）中心孔，然后将磁环支架（8）与卡箍（10）通过销钉（9）连接，将振动传感器紧固装置（17）安装于钻杆（12）上，然后在两侧托盘（16）分别安装无线振动传感器（14）以及平衡配重（1...

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种基于钻杆振动特性识别煤巷顶板岩性的方法，其特征在于：首先进行岩层探测装置的安装，然后进行顶板锚固孔钻进，按以下步骤进行：第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器（2）通过U型支架（1）顶部的中心孔固定于U型支架（1）上，然后将U型支架（1）固定于钻机底座（4）上，将卡箍（10）固定于钻机支腿适当位置，将感应磁环（6）与非导磁垫片（7）通过螺栓固定于磁环支架（8）上，将测杆（18）穿过磁环支架（8）中心孔，然后将磁环支架（8）与卡箍（10）通过销钉（9）连接，将振动传感器紧固装置（17）安装于钻杆（12）上，然后在两侧托盘（16）分别安装无线振动传感器（14）以及平衡配重（15），打开无线振动传感器电源，将外部保护装置（13）与托盘（16）连接，安装好保护盖（23），将钻杆（12）插入钻套（11），打开无线路由器（19），将速度传感器导线与无纸记录仪（3）连接，接通无纸记录仪电源，开始记录数据；第二步，锚固孔钻进，启动锚杆钻机（5），对顶板岩石（21）进行钻进，在同一无线局域网络下，通过笔记本电脑（20）控制无线振动传感器（14）开始采集钻杆（12）的振动数据，无纸记录仪（3）开始记录存储钻杆（12）钻进顶板岩石（21）时任意时刻的钻进位移，钻进结束后，通过笔记本电脑（20）控制无线振动传感器（14）发送振动数据；第三步，数据分析阶段，结合无纸记录仪（3）收集的位移信息，分析钻杆（12）在振动过程中振动速度及加速度的变化情况，查看峰值的变化情况，根据峰值突变的位置即可确定软弱夹层（22）的位置；所述的钻杆振动信息收集装置包括振动传感器紧固装置（17），无线振动传感器（14），平衡配重（15），外部保护装置（13），保护盖（23），防尘皮垫（24），振动传感器紧固装置（17）通过螺栓将钻杆（12）进行夹紧固定，托盘（16）焊接于振动传感器紧固装置（17）两侧，无线振动传感器（14）与平衡配重（15）通过两侧托盘（16）的安装孔（28）用螺栓固定，无线振动传感器天线由保护盖上的天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少伟，付孟雄，姜彦军，于涛，许莉莉，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41