層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于礦山微震震源試驗測試領(lǐng)域，具體涉及一種層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在自然地震、工程爆破、爆炸等震動事件中，其中一部分能量必然轉(zhuǎn)化為震動波的形式，它會以震源為中心向周圍傳播。對采集到的礦山微震信號進行分析和處理，并以此來確定礦山微震信號初至波到達時刻的技術(shù)稱為初至波拾取技術(shù);礦山微震信號初至波拾取是震動研究中非常關(guān)鍵和重要的問題;在震源定位中，準確快捷的拾取到初至波的時刻是進行準確震源定位或信號分析的基礎;層狀巖體是煤系地層中最常見的巖體賦存形式，由于其類似橫觀各向同性介質(zhì)，即不同于均勻介質(zhì)，又比完全各種異性介質(zhì)簡單，因此研究彈性波在層狀介質(zhì)中的傳播特性，并利用波形特征的多參數(shù)變化，可以改進現(xiàn)有的煤礦礦山微震震源定位方法，提高震源定位精度；
[0003]常用的定位方法都是以不同位置傳感器接收到波的到達時刻來進行定位，但由于復雜層狀介質(zhì)中不同方位波的傳播速度不同，因此僅利用到時時差進行定位必然會導致定位位置不準確，甚至常見現(xiàn)場微震監(jiān)測設備將微震事件定位到了地表以上或者煤層以下很遠的位置，嚴重影響了利用微震信號進行巖體穩(wěn)定性分析的效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種在實驗室測試聲發(fā)射應力波在層狀介質(zhì)中傳播規(guī)律研究，掌握應力波在層狀巖石介質(zhì)中的傳播、衰減特性與規(guī)律，并利用波形特征的多參數(shù)變化改進現(xiàn)有的微震震源定位方法的層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測試反力框架、支撐板、墊板和推壓板件，測試反力框架包括框架底梁、中間拉板、框架頂梁和立柱板，框架底梁和框架頂梁上下對應且平行設置，立柱板設有四塊，中間拉板設有兩塊，四塊立柱板和兩塊中間拉板的上端均與框架頂梁連接，四塊立柱板和兩塊中間拉板的下端均與框架底梁連接，其中一塊中間拉板和兩塊立柱板位于框架頂梁和框架底梁的前側(cè)，另一塊中間拉板和兩塊立柱板位于框架頂梁和框架底梁的后側(cè)，中間拉板位于同側(cè)的兩塊立柱板之間，前側(cè)的立柱板和后側(cè)的立柱板前后--
對應設置，兩塊中間拉板前后對應設置;框架頂梁、框架底梁和四塊立柱板合圍成測試安裝空間；支撐板設有兩塊，框架底梁左右兩側(cè)均設有穿孔，兩塊支撐板自前向后分別插設在一個穿孔中并與框架底梁固定連接;測試安裝空間內(nèi)自上而下依次設有加壓油缸、巖石試件和墊板，巖石試件頂部、巖石試件與墊板之間均設有橡膠均壓板，加壓油缸設有四個，四個加壓油缸的缸體端部并排間隔且垂直固定在框架頂梁底部，四個加壓油缸的活塞桿下端頂壓在位于巖石試件上方的橡膠均壓板上；推壓板件設有四組并且分別設置在一塊立柱板上，推壓板件分別頂壓在巖石試件的前側(cè)面和后側(cè)面;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號采集儀和聲發(fā)射傳感器，聲發(fā)射傳感器設置在巖石試件上，聲發(fā)射傳感器通過信號線路與聲反射信號采集儀連接。
[0006]推壓板件包括槽鋼、橡膠推壓塊和緊固螺栓，立柱板上設有第一通孔，槽鋼的腹板上設有第二通孔和定位螺母，第一通孔、第二通孔和定位螺母同軸線對應設置，橡膠推壓塊設在槽鋼的凹槽內(nèi)并凸出與所述凹槽，緊固螺栓依次穿過第一通孔、定位螺母和第二通孔后頂壓在橡膠推壓塊表面上，緊固螺栓與定位螺母螺紋連接，橡膠推壓塊壓接在巖石試件外表面。
[0007]支撐板底部沿前后方向均勻設有至少兩塊墊塊，墊塊下表面低于或平齊于框架底梁下表面。
[0008]采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下有益效果:層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置模擬了地下巖層復雜層狀介質(zhì)的真實存在狀態(tài)，為復雜層狀介質(zhì)聲發(fā)射傳播試驗進行奠定了試驗條件，本裝置選用不同聲發(fā)射傳感器裝配在巖石試件上，可以收集波的振幅、能量、頻率的差別，這些參數(shù)的變化反映了波通過傳播介質(zhì)的特性，通過微震信號層狀介質(zhì)傳播特性試驗，進一步分析建立復雜層狀介質(zhì)的多參數(shù)定位方法;層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置具有以下有益效果:根據(jù)不同巖石試樣的高度，墊板可調(diào)整設置若干塊;橡膠均壓板使巖石試樣承受均勻的壓力，推壓板件用于模擬巖石試樣周圍的地層壓力，加壓油缸在巖石試件頂部模擬初始原巖應力;支撐板對測試反力框架起平衡作用，支撐板底部的墊塊使支撐板受力均勻；中間拉板加強了測試反力框架的牢固性；
[0009]在實驗室開展聲發(fā)射應力波在層狀介質(zhì)中傳播規(guī)律研究，掌握應力波在層狀巖石介質(zhì)中的傳播、衰減特性與規(guī)律，并利用波形特征的多參數(shù)變化，可以改進現(xiàn)有的微震震源定位方法，建立微震事件多參數(shù)差定位方法提高震源定位精度。開展這方面的研究能夠更清楚的了解煤礦動力災害發(fā)生、發(fā)展的過程，只有充分認識了應力波在層狀介質(zhì)中的傳播規(guī)律才能更好的治理煤巖動力災害現(xiàn)象。
[0010]綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，改進了現(xiàn)有技術(shù)的微震震源定位，建立微震事件多參數(shù)差定位方法提高震源定位精度，從而為微震監(jiān)測技術(shù)在預測和防治動力災害等工程應用中提供一定的理論依據(jù)，進一步拓寬其應用范圍，具有重大的實際意義。
【附圖說明】

[0011]圖1是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1的前方視圖；
[0013]圖3是圖2中A-A處剖視圖；
[0014]圖4是圖2的右側(cè)視圖；
[0015]圖5是本實用新型中推壓板件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1-5所示，本實用新型的層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測試反力框架、支撐板2、墊板3和推壓板件，測試反力框架包括框架底梁4、中間拉板1、框架頂梁5和立柱板6，框架底梁4和框架頂梁5上下對應且平行設置，立柱板6設有四塊，中間拉板I設有兩塊，四塊立柱板6和兩塊中間拉板I的上端均與框架頂梁5連接，四塊立柱板6和兩塊中間拉板I的下端均與框架底梁4連接，其中一塊中間拉板I和兩塊立柱板6位于框架頂梁5和框架底梁4的前側(cè)，另一塊中間拉板I和兩塊立柱板6位于框架頂梁5和框架底梁4的后側(cè)，中間拉板I位于同側(cè)的兩塊立柱板6之間，前側(cè)的立柱板6和后側(cè)的立柱板6前后一一對應設置，兩塊中間拉板I前后對應設置;框架頂梁5、框架底梁4和四塊立柱板6合圍成測試安裝空間7;支撐板2設有兩塊，框架底梁4左右兩側(cè)均設有穿孔，兩塊支撐板2自前向后分別插設在一個穿孔中并與框架底梁4固定連接;測試安裝空間7內(nèi)自上而下依次設有加壓油缸8、巖石試件9和墊板3，巖石試件9頂部、巖石試件9與墊板3之間均設有橡膠均壓板10，加壓油缸8設有四個，四個加壓油缸8的缸體端部并排間隔且垂直固定在框架頂梁5底部，四個加壓油缸8的活塞桿下端頂壓在位于巖石試件9上方的橡膠均壓板10上;推壓板件設有四組并且分別設置在一塊立柱板6上，推壓板件分別頂壓在巖石試件9的前側(cè)面和后側(cè)面;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號采集儀和聲發(fā)射傳感器，聲發(fā)射傳感器設置在巖石試件9上，聲發(fā)射傳感器通過信號線路與聲反射信號采集儀連接。
[0017]推壓板件包括槽鋼11、橡膠推壓塊12和緊固螺栓13，立柱板6上設有第一通孔，槽鋼11的腹板上設有第二通孔和定位螺母14，第一通孔、第二通孔和定位螺母14同軸線對應設置，橡膠推壓塊12設在槽鋼11的凹槽內(nèi)并凸出與所述凹槽，緊固螺栓13依次穿過第一通孔、定位螺母14和第二通孔后頂壓在橡膠推壓塊12表面上，緊固螺栓13與定位螺母14螺紋連接，橡膠推壓塊12壓接在巖石試件9外表面。
[0018]支撐板2底部沿前后方向均勻設有至少兩塊墊塊15，墊塊15下表面低于或平齊于框架底梁4下表面。
[0019]層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0020](I)制備巖石試件9;根據(jù)試驗研究需要，制備不同材料屬性、形狀、數(shù)量的巖石試件9 ；
[0021](2)安裝巖石試件9;在測試安裝空間7底部放置墊板3和橡膠均壓板10，沿兩塊立柱之間的間隙將巖石試件9安裝在測試安裝空間7內(nèi)；
[0022](3)固定巖石試件9;在巖石試件9頂部放置另一塊橡膠均壓板10，預緊推壓板件上的緊固螺栓13，使推壓板件的橡膠推壓塊12壓緊在巖石試件9表面；
[0023](4)啟動層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置的加壓油缸8，使巖石試件9受力達到實施預定值；
[0024](5 )在巖石試件9上布設聲發(fā)射傳感器;根據(jù)試驗方案，在巖石試件9上合理布設不同形式的聲發(fā)射傳感器；
[0025](6)試驗數(shù)據(jù)信號采集；
[0026](7)拆卸聲發(fā)射傳感器和巖石試件9，重新安放好層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置；
[0027](8)分析試驗數(shù)據(jù)。
[0028]所述步驟(6)中試驗數(shù)據(jù)信號采集的具體步驟為:
[0029]a)啟動聲反射信號米集儀，調(diào)試聲發(fā)射傳感器，使巖石試件9與聲發(fā)射傳感器之間的信號連接暢通；
[0030]b)啟動所有加壓油缸8，使巖石試件9載荷達到試驗要求的壓力值；
[0031]c)采集數(shù)據(jù)，通過聲發(fā)射信號采集儀采集聲發(fā)射傳感器接收到的信號。
[0032]本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置，其特征在于:包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測試反力框架、支撐板、墊板和推壓板件，測試反力框架包括框架底梁、中間拉板、框架頂梁和立柱板，框架底梁和框架頂梁上下對應且平行設置，立柱板設有四塊，中間拉板設有兩塊，四塊立柱板和兩塊中間拉板的上端均與框架頂梁連接，四塊立柱板和兩塊中間拉板的下端均與框架底梁連接，其中一塊中間拉板和兩塊立柱板位于框架頂梁和框架底梁的前側(cè)，另一塊中間拉板和兩塊立柱板位于框架頂梁和框架底梁的后側(cè)，中間拉板位于同側(cè)的兩塊立柱板之間，前側(cè)的立柱板和后側(cè)的立柱板前后一一對應設置，兩塊中間拉板前后對應設置;框架頂梁、框架底梁和四塊立柱板合圍成測試安裝空間;支撐板設有兩塊，框架底梁左右兩側(cè)均設有穿孔，兩塊支撐板自前向后分別插設在一個穿孔中并與框架底梁固定連接;測試安裝空間內(nèi)自上而下依次設有加壓油缸、巖石試件和墊板，巖石試件頂部、巖石試件與墊板之間均設有橡膠均壓板，加壓油缸設有四個，四個加壓油缸的缸體端部并排間隔且垂直固定在框架頂梁底部，四個加壓油缸的活塞桿下端頂壓在位于巖石試件上方的橡膠均壓板上;推壓板件設有四組并且分別設置在一塊立柱板上，推壓板件分別頂壓在巖石試件的前側(cè)面和后側(cè)面;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號采集儀和聲發(fā)射傳感器，聲發(fā)射傳感器設置在巖石試件上，聲發(fā)射傳感器通過信號線路與聲反射信號采集儀連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置，其特征在于:推壓板件包括槽鋼、橡膠推壓塊和緊固螺栓，立柱板上設有第一通孔，槽鋼的腹板上設有第二通孔和定位螺母，第一通孔、第二通孔和定位螺母同軸線對應設置，橡膠推壓塊設在槽鋼的凹槽內(nèi)并凸出與所述凹槽，緊固螺栓依次穿過第一通孔、定位螺母和第二通孔后頂壓在橡膠推壓塊表面上，緊固螺栓與定位螺母螺紋連接，橡膠推壓塊壓接在巖石試件外表面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置，其特征在于:支撐板底部沿前后方向均勻設有至少兩塊墊塊，墊塊下表面低于或平齊于框架底梁下表面。
【專利摘要】層狀巖石介質(zhì)聲發(fā)射傳播特性測試裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測試反力框架、支撐板、墊板和推壓板件，測試反力框架包括框架底梁、中間拉板、框架頂梁和立柱板，框架底梁和框架頂梁上下對應且平行設置，立柱板設有四塊，中間拉板設有兩塊，四塊立柱板和兩塊中間拉板的上端均與框架頂梁連接，四塊立柱板和兩塊中間拉板的下端均與框架底梁連接，其中一塊中間拉板和兩塊立柱板位于框架頂梁和框架底梁的前側(cè)；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，改進了現(xiàn)有技術(shù)的微震震源定位，建立微震事件多參數(shù)差定位方法提高震源定位精度，從而為微震監(jiān)測技術(shù)在預測和防治動力災害等工程應用中提供一定的理論依據(jù)，進一步拓寬其應用范圍，具有重大的實際意義。
【IPC分類】G01H17/00, G01N29/04, G01H5/00
【公開號】CN205384079
【申請?zhí)枴緾N201620084835
【發(fā)明人】袁瑞甫, 喬卿付, 侯志強, 劉銀先, 魏曉
【申請人】河南理工大學
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年1月28日