[发明专利]一种煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统

权利要求书

1.煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，包括竖向开设在巷道顶板的三个钻孔(1)，三个钻孔(1)成等边三角形布置，在每个钻孔(1)布设测试单元；

所述测试单元包括测杆(6)、封孔组件、第一声波换能器(8)、第二声波换能器(5)；自所述测杆(6)底部向顶部依次固定封孔组件、第二声波换能器(5)；所述第一声波换能器(8)与封孔组件固定，第二声波换能器(5)位于测杆(6)顶部；

所述测杆(6)为中空结构，所述第一声波换能器(8)和第二声波换能器(5)的数据线从测杆(6)中空结构穿出；

测试步骤为：

(1)紧跟掘进面对巷道顶板图2所示的1#、2#钻孔(1)；

(2)对1#、2#钻孔(1)分别安装所述测试单元，分别对1#、2#孔开展单孔平透折射波法测试；此时，每个钻孔(1)内的第一声波换能器(8)和第二声波换能器(5)一个为发射器，一个为接收；

(3)对1#、2#孔开展跨孔达波法测试，测试同时改变2个钻孔(1)内的第二声波换能器(5)位置，使其处于同一水平；两个第二声波换能器(5)一个为发射器，一个为接收器；两个第一声波换能器(8)处于休眠状态；

(4)当巷道完成一次新的爆破掘进后，进尺满足大于1#、2#孔之间的距离时，找准位置钻进3#钻孔(1)，对3#钻孔(1)首先开展单孔平透折射波法测试，然后分别开展1#—3#、2#—3#、1#—2#跨孔直达波测试；方法如步骤(3)所述；

(5)根据声速的变化特征，建立岩体损伤度C₁和声速降低率之间的关系；

式(1)中，E为爆破前岩体的弹性模量，v₀为爆破前岩体的声波速度，v为爆破后岩体的声波速度，则根据上式通过岩体声波测试可获得岩体损伤的变化情况。

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，所述封孔组件包括套管(11)、顶进螺母(10)、橡胶圈(9)；所述套管(11)套设在所述测杆上与测杆阻尼滑动配合；所述顶进螺母(10)套设在套管(11)上与套管(11)固定，所述第一声波换能器(8)固定在套管上；所述橡胶圈(9)套设在套管(11)上限位于顶进螺母(10)与第一声波换能器(8)之间；所述橡胶圈(9)朝向第一声波换能器(8)的一端固定不动，另一端能够上下滑动；所述橡胶圈(9)具有中间扩张段，所述顶进螺母(10)上下运动带动所述扩张段起拱或收拱。

3.根据权利要求2所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，所述橡胶圈(9)包括多段中间扩张段。

4.根据权利要求1至3任一所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，所述测杆(6)外壁设置有刻度。

5.根据权利要求1至3任一所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，所述测杆(6)为多节短杆可拆卸连接而成。

6.根据权利要求1至3任一所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，所述套管(11)开设有进水口和出水口，所述进水口位于钻孔外，出水口位于钻孔内。

7.根据权利要求1至3任一所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试装置，其特征在于，随巷道掘进爆破第6至8次进尺后测试的结果计算累积性损伤C₁。

8.根据权利要求1至3任一所述的煤矿巷道岩体累积性损伤的声波法测试系统，其特征在于，还包括供水机构、信息采集模块、计算模块；所述注水机构想钻孔内注水；所述信息采集模块用以采集申报换能器信号，并将信号发送给计算模块，所述计算模块根据接收的信号进行岩体声速计算。