感器之間的間距為5m-15m。在振動(dòng)速度傳感器或振動(dòng)加速度傳感器的選用上，一般而言，縱波波速較高的巖體用振動(dòng)加速度傳感器，較低的巖體用振動(dòng)速度傳感器；兩個(gè)傳感器間距較小時(shí)用振動(dòng)加速度傳感器，較大時(shí)用振動(dòng)速度傳感器。
[0020]實(shí)施例一:
如圖1、2所示，在某磁鐵礦的某采區(qū)的巖體4上實(shí)施鉆孔1，鉆孔I深度為16m，孔徑為250 mm ;在地表面沿著鉆孔I徑向直線布置四個(gè)振動(dòng)加速度傳感器7，在四個(gè)振動(dòng)加速度傳感器7的一側(cè)中部放置一個(gè)數(shù)據(jù)采集儀9，四個(gè)振動(dòng)加速度傳感器7分別通過數(shù)據(jù)線8與一個(gè)數(shù)據(jù)采集儀9相連接；振動(dòng)加速度傳感器7與鉆孔I之間及各個(gè)振動(dòng)加速度傳感器之間的間距均為6m ;以7.26kg鉛球作為落錘進(jìn)行落錘實(shí)驗(yàn)，并采用數(shù)據(jù)采集儀9記錄鉛球落入鉆孔的振動(dòng)過程；根據(jù)各個(gè)振動(dòng)加速度傳感器的起振時(shí)間及各個(gè)振動(dòng)加速度傳感器到鉆孔底部的距離H1、H2、H3，H4。
[0021]再依據(jù)所述計(jì)算公式，可以得出:
距鉆孔距離6 m的第一個(gè)振動(dòng)加速度傳感器與距鉆孔距離12 m的第二個(gè)振動(dòng)加速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為3758m/s ；
距鉆孔距離12 m的第二個(gè)振動(dòng)加速度傳感器與距鉆孔距離18 m的第三個(gè)振動(dòng)加速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為3820m/s ;
距鉆孔距離18 m的第三個(gè)振動(dòng)加速度傳感器與距鉆孔距離24 m的第四個(gè)振動(dòng)加速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為4131m/s ;
由此可以計(jì)算出測(cè)試區(qū)域縱波波速的平均值為3903m/s。
[0022]由所述公式可以得出此測(cè)試區(qū)域內(nèi)巖體的彈性模量為36.2GPa。
[0023]實(shí)施例二:
如圖1、3所示，在某露天煤礦實(shí)施本發(fā)明。該煤礦某采區(qū)的地表為I?2m的松散覆蓋層，覆蓋層下面是煤巖體。鉆孔I深度為12m，孔徑310mm，在地表面沿著鉆孔I徑向沿直線方向布置六個(gè)振動(dòng)速度傳感器7，在六個(gè)振動(dòng)速度傳感器7的一側(cè)中部放置一個(gè)數(shù)據(jù)采集儀9，六個(gè)振動(dòng)速度傳感器7分別通過數(shù)據(jù)線8與一個(gè)數(shù)據(jù)采集儀9相連接；振動(dòng)速度傳感器7與鉆孔I之間及各個(gè)振動(dòng)速度傳感器之間的間距均為1m ;以30kg鐵塊作為落錘進(jìn)行落錘實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集儀9記錄了落錘落入鉆孔的振動(dòng)過程。通過分析振動(dòng)波形及與實(shí)施例一相同的計(jì)算方法，得到煤巖體的縱波波速；
距鉆孔距離1m的第一個(gè)振動(dòng)速度傳感器與距鉆孔距離20 m的第二個(gè)振動(dòng)速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為1876m/s ；
距鉆孔距離20m的第二個(gè)振動(dòng)速度傳感器與距鉆孔距離30 m的第三個(gè)振動(dòng)速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為1966m/s ;
距鉆孔距離30m的第三個(gè)振動(dòng)速度傳感器與距鉆孔距離40 m的第四個(gè)振動(dòng)速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為1989m/s ;
距鉆孔距離40m的第四個(gè)振動(dòng)速度傳感器與距鉆孔距離50 m的第五個(gè)振動(dòng)速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為2147m/s ;
距鉆孔距離50m的第五個(gè)振動(dòng)速度傳感器與距鉆孔距離60 m的第六個(gè)振動(dòng)速度傳感器之間區(qū)域的縱波波速為2059m/s ；
由此，測(cè)試區(qū)域內(nèi)縱波波速的平均值為2007m/s ；
根據(jù)所述計(jì)算公式，得出此測(cè)試區(qū)域內(nèi)煤巖體的彈性模量為7.49GPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用孔內(nèi)落錘探測(cè)巖體等效彈性模量的方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)在待測(cè)巖體中垂直打鉆形成落錘孔，落錘孔深度范圍為5m?20m，落錘孔直徑不小于 90mm ； (2)在落錘孔周圍沿著徑向，在地面直線方向布置一組振動(dòng)速度傳感器或振動(dòng)加速度傳感器，此一組振動(dòng)速度傳感器或振動(dòng)加速度傳感器分別通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集儀相連接，形成一套完整的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)； (3)在鉆孔孔口放置懸繩架，將繩子的一端固定于懸繩架上，另一端與落錘相連接，并將落錘放置在位于鉆孔上端邊緣處； (4)開啟振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使其處于采樣的狀態(tài)； (5)放下落錘，使落錘沿著鉆孔中心自由下落到孔底，產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)； (6)關(guān)閉振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)； (7)利用數(shù)據(jù)分析儀，對(duì)地面各傳感器拾取到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分離，提取出落錘擊打孔底的信號(hào)，根據(jù)波形圖拾取不同傳感器的起振時(shí)間； (8)計(jì)算測(cè)試區(qū)域巖體的縱波波速，計(jì)算公式為， 為測(cè)試區(qū)域場(chǎng)地的平均波速，是鉆孔底部到第i個(gè)傳感器的距離，是鉆孔底部到第i+1個(gè)傳感器的距離，是第i個(gè)傳感器拾取到的振動(dòng)信號(hào)起振時(shí)間，是第i+Ι個(gè)傳感器拾取到的起振時(shí)間，Λ為傳感器的總數(shù)； (9)計(jì)算測(cè)試區(qū)域巖體的等效彈性模量，計(jì)算公式為，表示巖體等效彈性模量，表示泊松比，，示巖體的密度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用孔內(nèi)落錘探測(cè)巖體等效彈性模量的方法，其特征在于:所述的落錘是在鉆孔孔口設(shè)置懸繩架，其懸繩架由一組支桿和與此一組支桿上端相連接的頂環(huán)所組成，所述的頂環(huán)與一根繩索的一端部相連接，此繩索的另一端與一個(gè)落錘相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用孔內(nèi)落錘探測(cè)巖體等效彈性模量的方法，其特征在于:所述的一組振動(dòng)速度傳感器或振動(dòng)加速度傳感器的數(shù)量為4-8個(gè)，每相鄰傳感器之間的間距為 5m_15m0
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用孔內(nèi)落錘探測(cè)巖體等效彈性模量的方法。該方法包括鉆孔，布設(shè)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)置落錘，啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行采樣，釋放落錘產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，關(guān)閉測(cè)試系統(tǒng)，起振時(shí)間拾取，縱波波速計(jì)算，等效彈性模量計(jì)算。本發(fā)明通過測(cè)試及計(jì)算得到爆區(qū)周邊巖體的等效彈性模量，借助該物理量，可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)爆破對(duì)周邊巖體損傷破裂程度的影響，進(jìn)而為露天礦爆破開采的優(yōu)化設(shè)計(jì)及爆破震害的科學(xué)防護(hù)提供依據(jù)。與傳統(tǒng)的測(cè)試分析方法相比，本發(fā)明具有震源生成簡(jiǎn)單、測(cè)試周期短、測(cè)試范圍廣、測(cè)試成本低等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01N29/07
【公開號(hào)】CN105223274
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510631501
【發(fā)明人】熊宏啟, 孫厚廣, 馮春, 韓忠和, 欒輝, 喬繼延, 郭汝坤, 李世海
【申請(qǐng)人】鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日