[发明专利]单向冲击下能量传导路径与传导效率测试方法

说明书

本发明公开了一种单向冲击下能量传导路径与传导效率测试装置及方法，该装置模拟巷道和测量机构，所述测量机构包括微处理器、第一应力传感器、第二应力传感器和第三应力传感器，以及按键输入模块、下组声发射传感器和上组声发射传感器；该方法包括步骤：一、构建模拟巷道及传感器布设；二、获取模拟巷道中能量传导路径及初始能量传导效率；三、获取模拟巷道注水后的能量传导效率；四、获取模拟巷道钻孔后的能量传导效率；五、获取模拟巷道支护后的能量传导效率；六、获取模拟巷道爆破后的能量传导效率；七、获取模拟巷道最佳弱化传导措施。本发明设计合理，能准确地获取能量传导路径与传导效率，为巷道能量“弱化传导”措施提供准确依据。

技术领域

本发明属于能量传导路径与传导效率测试技术领域，尤其是涉及一种单向冲击下能量传导路径与传导效率测试方法。

背景技术

以冲击地压、岩爆等为代表的动力灾害是一种威胁我国矿山开采与隧道开掘的主要动力灾害。动力灾害的发生是集中应力由围岩深部传导至巷道及工作面等自由面空间释放的过程。动力灾害的防治可以归纳为“消除源头、弱化传导、加强终端”，因此，研究能量传导路径和传导效率的机理研究，弱化能量传导对于指导动力灾害的控制具有十分重要意义。然而，目前存在巷道中能量传导路径不清，巷道中传导效率定量化描述不明，所以爆破卸压、注水软化、支护等“弱化传导”控制措施还存在较大盲目性，理论机理揭示和实验论证方面还存在盲区，缺少科学依据，因而无法准确确定能量传导路径中能量的弱化位置。且目前关于在单向冲击载荷作用下能量传导路径与传导效率的测试探究方面研究较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种单向冲击下能量传导路径与传导效率测试方法，其方法步骤简单、设计合理且操作简便、使用效果好，能准确地获取能量传导路径与传导效率，为巷道能量“弱化传导”控制措施提供准确依据，实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：单向冲击下能量传导路径与传导效率测试方法，其特征在于，该方法所采用的装置包括模拟巷道和对所述模拟巷道中能量传导路径与传导效率进行检测的测量机构，所述测量机构包括微处理器以及与微处理器相接的数据存储器和时钟模块，所述微处理器的输入端接有第一应力传感器、第二应力传感器和第三应力传感器，以及按键输入模块、设置模拟巷道的底部的下组声发射传感器和设置在模拟巷道的顶部的上组声发射传感器，所述下组声发射传感器包括第一下声发射传感器和第二下声发射传感器，所述上组声发射传感器包括第一上声发射传感器和第二上声发射传感器，所述第一下声发射传感器、第二下声发射传感器、第一上声发射传感器和第二上声发射传感器的输出端均与微处理器的输入端相接，所述模拟巷道内设置有多个应力测点，所述第一应力传感器、第二应力传感器和第三应力传感器均位于各个所述应力测点处，该方法包括以下步骤：

步骤一、构建模拟巷道及传感器布设：

步骤101、将用于模拟实际煤矿巷道围岩的相似模拟材料由下至上分多个填充层填充在煤矿巷道模型箱内，在每个所述填充层中沿煤矿巷道模型箱的宽度方向和煤矿巷道模型箱的长度方向间隔设置应力测点，并在各个应力测点处设置第一应力传感器、第二应力传感器和第三应力传感器，多个所述填充层填充的过程中分别对多个所述填充层进行一一压实，形成模拟煤层；

步骤102、用电钻机沿煤矿巷道模型箱的长度方向在所述模拟煤层中钻孔，直至贯穿煤矿巷道模型箱，形成模拟巷道，并拆除煤矿巷道模型箱的前侧板和后侧板；其中，所述煤矿巷道模型箱的前侧板和后侧板的横截面积最小；

步骤103、在模拟巷道的底部设置下组声发射传感器，并在模拟巷道的顶部设置上组声发射传感器；其中，所述下组声发射传感器包括设置在模拟巷道的底部与模拟巷道的前侧面相交的两个顶点处的第一下声发射传感器和第二下声发射传感器，所述上组声发射传感器包括设置在模拟巷道的顶部与模拟巷道的后侧面相交的两个顶点处的第一上声发射传感器和第二上声发射传感器；