The invention discloses a monitoring method and system for monitoring stress state of surrounding rock by using ultrasonic echo, which comprises a computer, a digital oscilloscope, an ultrasonic tester and an integrated ultrasonic transceiver sensor; the integrated ultrasonic transceiver sensor is electrically connected with the ultrasonic tester, and the computer and the digital oscilloscope are electrically connected. The ultrasonic tester is connected in parallel with a computer and a digital oscilloscope through a USB data transmission line or a underground wireless transmission network. The monitoring method is to use the above monitoring system to indirectly monitor the stress state of surrounding rock. The invention has the following advantages: (1) low monitoring cost; (2) no impact on safety in production, no damage to the bolt and no impact on the mechanical properties of the bolt; (3) wide application scope, without considering the influence of surrounding rock media; (4) simple operation, the operator only needs to apply vaseline, coupling the ultrasonic transceiver and the bolt, without high difficulty. Degree operation; (5) High monitoring accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种利用超声波回波监测围岩应力状态的监测方法及系统
本专利技术涉及矿山煤岩体应力监测领域,特别是涉及一种利用超声波回波监测围岩应力状态的监测方法及系统,利用超声波监测系统发射一定频率的超声波信号,该信号在安装于煤岩体介质中的锚杆体内传播,超声波回波信号的声学参数的变化量可反映安装在煤岩体介质中锚杆的变形量及其受力引起的缺陷情况,对比分析锚杆安装前、安装初期以及安装后期的声学参数变化情况,计算整个锚杆的变形量、应变量及其应力状态,间接反映锚杆所在区域围岩所受的平均应力状态。
技术介绍
煤矿巷道、隧道开挖及其它地下工程在施工过程中都会采用大量锚杆进行支护,将锚杆安装在煤岩体中,利用粘结剂对锚杆进行固定,用于提高煤岩体介质的强度,预防煤岩体失稳破坏发生事故。但该技术只能起到预防作用,降低煤岩体动力灾害发生的可能性,而地下工程中煤岩体的应力状态监测可为预警煤岩体发生动力灾害发生提供理论依据和技术支撑。因此,本专利技术提出一种利用超声波回波信号的声学参数监测围岩应力状态的监测系统和方法,该监测系统和方法科学合理、简单易行,对于评价巷道围岩的稳定性和安全性具有重要的指导意义。锚杆支护是将锚杆安装到煤岩体介质中,只有一端露在空气中,对锚杆进行无损检测和应力监测只能通过裸露在空气中的这一端进行。目前,国内外监测锚杆受力的方法有锚杆测力计和测力锚杆,锚杆测力计种类繁多,有液压式锚杆测力计、钢弦式锚杆测力计、电阻应变式锚杆测力计。液压式锚杆测力计通过测量液压枕油压确定锚杆尾部承受的载荷;钢弦式锚杆测力计是将液压枕油压转换成钢弦的振动频率,然后通过测量钢弦的振动频率确定锚杆的载 ...
【技术保护点】
1.一种利用超声波回波监测围岩应力状态的监测方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:S1、针对某一采区或回采工作面开采巷道区域,按一定面积或安全生产需求合理布置监测围岩应力状态的锚杆;S2、将被监测应力状态锚杆的两端打磨平整,以便超声波收发一体传感器与锚杆的耦合及超声波在锚杆中的传播和反射;S3、在安装锚杆前,先将所有需要监测的锚杆一端做标记并记录,测量被监测锚杆的多种物理参数;S4、将需要监测的锚杆安装到煤岩介质中,把做好的标记裸露在围岩外,将超声波收发一体传感器涂抹适量耦合剂,并与监测锚杆裸露端耦合,然后进行超声波测试,测量超声波在被监测锚杆中的传播物理参数;如果监测锚杆裸露端离地面较远,可将超声波收发一体传感器固定在伸缩杆一端,操作人员在伸缩杆另一端操作;S5、超声波测试仪发生一定频率的超声波信号,超声波信号经超声波收发一体传感器传入安装在围岩介质中的锚杆,并传播到锚杆的另一末端被反射回来形成回波,携带了锚杆物理力学性质信息的超声波信号被超声波收发一体传感器接收,然后传入超声波测试仪,存储相关信息并进行记录;S6、利用计算机对比分析发射和反射回来的超声波信号,得出反射回来的超声波在 ...
【技术特征摘要】
1.一种利用超声波回波监测围岩应力状态的监测方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:S1、针对某一采区或回采工作面开采巷道区域,按一定面积或安全生产需求合理布置监测围岩应力状态的锚杆;S2、将被监测应力状态锚杆的两端打磨平整,以便超声波收发一体传感器与锚杆的耦合及超声波在锚杆中的传播和反射;S3、在安装锚杆前,先将所有需要监测的锚杆一端做标记并记录,测量被监测锚杆的多种物理参数;S4、将需要监测的锚杆安装到煤岩介质中,把做好的标记裸露在围岩外,将超声波收发一体传感器涂抹适量耦合剂,并与监测锚杆裸露端耦合,然后进行超声波测试,测量超声波在被监测锚杆中的传播物理参数;如果监测锚杆裸露端离地面较远,可将超声波收发一体传感器固定在伸缩杆一端,操作人员在伸缩杆另一端操作;S5、超声波测试仪发生一定频率的超声波信号,超声波信号经超声波收发一体传感器传入安装在围岩介质中的锚杆,并传播到锚杆的另一末端被反射回来形成回波,携带了锚杆物理力学性质信息的超声波信号被超声波收发一体传感器接收,然后传入超声波测试仪,存储相关信息并进行记录;S6、利用计算机对比分析发射和反射回来的超声波信号,得出反射回来的超声波在被监测锚杆中的传播物理参数;S7、超声波信号对锚杆的监测从锚杆安装完毕开始,每天派工作人员固定时间去测试一次,将测试的声学参数数据与已测数据对比分析,得出声学参数变化情况;S8、锚杆安装到煤岩介质中,与煤岩体产生相互作用力,二者大小相等,起到支护煤岩体的作用;在锚杆发生破坏前,其应力状态能反映出该区域围岩所受应力情况;而锚杆所受应力与其本身发生的变形量或应变量存在必然联系,超声波声学参数可以准确地测试锚杆在受力状态下的变形量或应变量;通过对比分析锚杆不同应力状态下的超声波声学参数,间接得出锚杆所在区域煤岩体的平均受力状态。2.如权利要求1所述的监测方法,其特征在于:在所述的步骤S3、S4、S5、S6中,被监测锚杆中的多种...
【专利技术属性】
技术研发人员:王云刚,李东会,张宏图,田灵涛,王琼洋,徐乐,
申请(专利权)人:河南理工大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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