一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法技术

本发明专利技术涉及锚固工程质量无损检测的方法，特别是一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法。采用了超声波检测技术，同时将超声波在锚索中的传递认为是简谐波，利用简谐波方程建立模型，检测时在锚索自由端发射超声波，通过从信号采集分析仪中导出记录的波形图像进行对比分析，能够对锚索中间段的锚固效果有较直观的了解。另外，煤矿深部的岩体较坚硬且围岩壁的钻孔较小，该方法不破坏原有的锚固结构本身或影响其工作性能，对准确掌握锚固剂在围岩壁钻孔内发挥锚固作用的位置，且由于煤矿内会有瓦斯突出的情况，本方法的声波检测能够起到防爆的作用，提高巷道围岩的锚固质量具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法


[0001]本专利技术涉及锚固工程质量无损检测的方法，特别是一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法。

技术介绍

[0002]在煤矿的开采深度不断增加的情况下，巷道的支护变得愈发困难。锚索是巷道围岩支护工程中非常重要的一种支护工具，煤矿能够安全高效的开采很大程度依赖于锚索的锚固作用和锚固效果。
[0003]通常在巷道支护中锚索的锚固方式为端头锚固。由于煤矿深部岩体较坚硬，在锚索对围岩进行锚固时，由锚索端头将锚固剂推送到围岩钻孔底，在此过程中由于钻孔质量的影响且钻孔孔径极小，锚固剂药卷容易在推送过程中，极易受到钻孔内破碎岩石的影响而发生破裂，造成锚固剂无法准确对锚索端头部进行锚固，从而缩短了锚索的有效长度，从而影响锚索的支护效果，同时目前在锚固过程中无法直观的掌握锚索实际的锚固位置，因此，寻求一种能够检测锚索锚固位置的方法，防止锚索锚固位置出现偏差影响其支护性能，对控制煤矿巷道锚固工程的施工质量和安全性具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法。
[0005]本专利技术的目的是通过如下途径实现的：一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法，该方法包括如下步骤：
[0006]①
将锚索作为被检测部件与声波发射器相连接，通过对被检测部件进行声波发射，在信号采集分析仪中记录下超声波在锚索非锚固状态下的波形图像；
[0007]②
通过对锚固状态下的锚索进行声波发射，在信号采集分析仪中记录下超声波在锚索锚固状态下的波形图像；
[0008]③
从信号采集分析仪中导出记录的波形图像，根据以到锚索自由端的距离为横坐标，相对位移为纵坐标的二维坐标系，来对比锚索非锚固状态和锚索锚固状态两种情况下超声波在锚索与锚固剂两种介质中传播时波形图像振幅的变化，锚固状态下波形图振幅会出现明显小于非锚固状态下的波形振幅的波段，该波段在二维坐标系中距离X轴原点的位置即为距离锚索外露端的锚固位置。
[0009]进一步的，步骤
③
中，锚固位置的判断是通过将超声波在锚索中传递的情况看作平面简谐波，二维坐标系的函数关系依据振动方程其中x为到锚索自由端距离，t为时间，u为超声波传递速度，A为振幅，为自然常数。
[0010]本专利技术一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法，采用了超声波检测技术，同时将超声波在锚索中的传递认为是简谐波，利用简谐波方程建立模型，检测时在锚索自由端发射超声波，通过从信号采集分析仪中导出记录的波形图像进行对比分析，能够对锚索中间段的锚固效果有较直观的了解。另外，煤矿深部的岩体较坚硬且围岩壁的钻孔较小，该方法
不破坏原有的锚固结构本身或影响其工作性能，对准确掌握锚固剂在围岩壁钻孔内发挥锚固作用的位置，且由于煤矿内会有瓦斯突出的情况，本方法的声波检测能够起到防爆的作用，提高巷道围岩的锚固质量具有重要意义。
附图说明
[0011]下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：
[0012]图1为本专利技术方法中装置安装示意图；
[0013]图2为本专利技术实施例中锚索非锚固状态下超声波检测波形图；
[0014]图3为本专利技术实施例中锚索锚固状态下超声波检测波形图；
[0015]图中，信号采集分析仪1、声波发射器2、接受传感器3、信号线4、锚索5。
具体实施方式
[0016]实施例：
[0017]一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法，该方法包括如下步骤：
[0018]①
如图1所示，将锚索5作为被检测部件与声波发射器2相连接，通过对被检测部件进行声波发射，在信号采集分析仪1中记录下超声波在锚索5非锚固状态下的波形图像，如图2所示；
[0019]②
通过对锚固状态下的锚索5进行声波发射，在信号采集分析仪1中记录下超声波在锚索5锚固状态下的波形图像，如图3所示；
[0020]③
从信号采集分析仪1中导出记录的波形图像，根据以到锚索自由端的距离为横坐标，相对位移为纵坐标的二维坐标系，来对比锚索非锚固状态和锚索锚固状态两种情况下超声波在锚索与锚固剂两种介质中传播时波形图像振幅的变化，锚固状态下波形图振幅会出现明显小于非锚固状态下的波形振幅的波段，该波段在二维坐标系中距离X轴原点的位置即为距离锚索外露端的锚固位置。
[0021]本专利技术工作原理在于：由于超声波是锚索在锚固与非锚固两种状态下传播的，因此，锚固状态下的超声波在传递过程中会从一个介质传播至另一种介质，这个过程中声波的振幅会发生改变。在传播一个来回即一个周期后，由两种状态下波形图像的变化就可以判断锚索锚固的位置。
[0022]步骤
③
中，锚固位置的判断是通过将超声波在锚索中传递的情况看作平面简谐波，二维坐标系的函数关系依据振动方程其中x为到锚索自由端距离，t为时间，u为超声波传递速度，A为振幅，为自然常数。
[0023]对于锚固状态下的锚索检测，由于超声波的频率和周期不受传播介质的影响，受影响的有波速和振幅。因此，在声波传播到锚固段后，声波的振幅，波速会改变。通过对比输出的两种状态下的波形图中可以看出，锚固状态下距离锚索外露端3
‑
4m范围内的波形图振幅明显小于非锚固状态下的波形振幅，超声波由锚索传播至锚固段的后，声波的振幅会降低，由此来判断锚固剂在锚索起作用的位置为距离锚索外露端3
‑
4m处。
[0024]以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本专利技术所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或
替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无损测定煤矿锚索锚固位置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
①
将锚索作为被检测部件与声波发射器相连接，通过对被检测部件进行声波发射，在信号采集分析仪中记录下超声波在锚索非锚固状态下的波形图像；
②
通过对锚固状态下的锚索进行声波发射，在信号采集分析仪中记录下超声波在锚索锚固状态下的波形图像；
③
从信号采集分析仪中导出记录的波形图像，根据以到锚索自由端的距离为横坐标，相对位移为纵坐标的二维坐标系，来对比锚索非锚固状...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海，王小康，王卫军，于伟健，李树清，彭刚，袁超，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：