[发明专利]层状岩石介质声发射传播特性测试装置及方法

说明书

层状岩石介质声发射传播特性测试装置，包括数据采集系统、测试反力框架、支撑板、垫板和推压板件，测试反力框架包括框架底梁、中间拉板、框架顶梁和立柱板，框架底梁和框架顶梁上下对应且平行设置，立柱板设有四块，中间拉板设有两块，四块立柱板和两块中间拉板的上端均与框架顶梁连接，四块立柱板和两块中间拉板的下端均与框架底梁连接，其中一块中间拉板和两块立柱板位于框架顶梁和框架底梁的前侧；本发明结构简单，改进了现有技术的微震震源定位，建立微震事件多参数差定位方法提高震源定位精度，从而为微震监测技术在预测和防治动力灾害等工程应用中提供一定的理论依据，进一步拓宽其应用范围，具有重大的实际意义。

技术领域

本发明属于矿山微震震源试验测试领域，具体涉及一种层状岩石介质声发射传播特性测试装置及方法。

背景技术

在自然地震、工程爆破、爆炸等震动事件中，其中一部分能量必然转化为震动波的形式，它会以震源为中心向周围传播。对采集到的矿山微震信号进行分析和处理，并以此来确定矿山微震信号初至波到达时刻的技术称为初至波拾取技术；矿山微震信号初至波拾取是震动研究中非常关键和重要的问题；在震源定位中，准确快捷的拾取到初至波的时刻是进行准确震源定位或信号分析的基础；层状岩体是煤系地层中最常见的岩体赋存形式，由于其类似横观各向同性介质，即不同于均匀介质，又比完全各种异性介质简单，因此研究弹性波在层状介质中的传播特性，并利用波形特征的多参数变化，可以改进现有的煤矿矿山微震震源定位方法，提高震源定位精度；

常用的定位方法都是以不同位置传感器接收到波的到达时刻来进行定位，但由于复杂层状介质中不同方位波的传播速度不同，因此仅利用到时时差进行定位必然会导致定位位置不准确，甚至常见现场微震监测设备将微震事件定位到了地表以上或者煤层以下很远的位置，严重影响了利用微震信号进行岩体稳定性分析的效果。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种在实验室测试声发射应力波在层状介质中传播规律研究，掌握应力波在层状岩石介质中的传播、衰减特性与规律，并利用波形特征的多参数变化改进现有的微震震源定位方法的层状岩石介质声发射传播特性测试装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：层状岩石介质声发射传播特性测试装置，包括数据采集系统、测试反力框架、支撑板、垫板和推压板件，测试反力框架包括框架底梁、中间拉板、框架顶梁和立柱板，框架底梁和框架顶梁上下对应且平行设置，立柱板设有四块，中间拉板设有两块，四块立柱板和两块中间拉板的上端均与框架顶梁连接，四块立柱板和两块中间拉板的下端均与框架底梁连接，其中一块中间拉板和两块立柱板位于框架顶梁和框架底梁的前侧，另一块中间拉板和两块立柱板位于框架顶梁和框架底梁的后侧，中间拉板位于同侧的两块立柱板之间，前侧的立柱板和后侧的立柱板前后一一对应设置，两块中间拉板前后对应设置；框架顶梁、框架底梁和四块立柱板合围成测试安装空间；支撑板设有两块，框架底梁左右两侧均设有穿孔，两块支撑板自前向后分别插设在一个穿孔中并与框架底梁固定连接；测试安装空间内自上而下依次设有加压油缸、岩石试件和垫板，岩石试件顶部、岩石试件与垫板之间均设有橡胶均压板，加压油缸设有四个，四个加压油缸的缸体端部并排间隔且垂直固定在框架顶梁底部，四个加压油缸的活塞杆下端顶压在位于岩石试件上方的橡胶均压板上；推压板件设有四组并且分别设置在一块立柱板上，推压板件分别顶压在岩石试件的前侧面和后侧面；数据采集系统包括声发射信号采集仪和声发射传感器，声发射传感器设置在岩石试件上，声发射传感器通过信号线路与声反射信号采集仪连接。

推压板件包括槽钢、橡胶推压块和紧固螺栓，立柱板上设有第一通孔，槽钢的腹板上设有第二通孔和定位螺母，第一通孔、第二通孔和定位螺母同轴线对应设置，橡胶推压块设在槽钢的凹槽内并凸出与所述凹槽，紧固螺栓依次穿过第一通孔、定位螺母和第二通孔后顶压在橡胶推压块表面上，紧固螺栓与定位螺母螺纹连接，橡胶推压块压接在岩石试件外表面。

支撑板底部沿前后方向均匀设有至少两块垫块，垫块下表面低于或平齐于框架底梁下表面。