一種巷道內(nèi)布置的地震ct探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種地震CT探測(cè)技術(shù)，尤其是一種煤礦井下地震CT探測(cè)技術(shù)，具體地說(shuō)是一種巷道內(nèi)布置的地震CT探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊礦壓、煤與瓦斯突出等動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生與煤巖體聚集的高應(yīng)力直接相關(guān)。根據(jù)波速和應(yīng)力之間較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，地震CT探測(cè)技術(shù)可以反演煤巖體開挖過程中的應(yīng)力分布特征，從而預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)下一時(shí)段的沖擊礦壓和其他一些動(dòng)力顯現(xiàn)的危險(xiǎn)區(qū)域。近年來(lái)，該技術(shù)開始在煤礦領(lǐng)域應(yīng)用，通過在煤層回采工作面進(jìn)行放炮產(chǎn)生震動(dòng)波震源，這種方式安全隱患多，工程量大，使地震CT探測(cè)技術(shù)難以經(jīng)常性地重復(fù)使用，不能夠及時(shí)反映工作面應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)移情況，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和常態(tài)化。
[0003]目前，地震勘探用可控震源多是在地面和海洋使用，還缺少適用煤礦井下巷道工作環(huán)境，能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可控地在煤巖體中激發(fā)震動(dòng)波的方法和裝置，使地震CT探測(cè)技術(shù)在動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)方面難以充分發(fā)揮其潛能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的針對(duì)使用炸藥震源安全隱患多、效率低、工程量大，難以利用地震CT探測(cè)技術(shù)及時(shí)反映工作面應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)移情況，難以滿足沖擊礦壓、煤與瓦斯突出等動(dòng)力災(zāi)害的動(dòng)態(tài)、及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的需求等問題，發(fā)明一種巷道內(nèi)布置的地震CT探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)方法和裝置，該震源能夠在巷道中便捷地布置，長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可控地在煤巖體中激發(fā)震動(dòng)波。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是:
一種巷道內(nèi)布置的地震CT探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)方法，其特征是:
首先，通過頂緊機(jī)構(gòu)10頂緊巷道頂板11，將機(jī)身8固定在巷道頂板11和底板4之間，或通過錨桿、錨索端頭20將機(jī)身8固定在巷道壁上；
其次，利用彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)錘頭6擊打埋設(shè)在巷道底板4中的墊板1，第一墊板I擊打煤巖體，或通過擊打放置在巷道底板4表面的第二墊板32，墊板32擊打煤巖體，在煤巖體中激發(fā)產(chǎn)生可控震動(dòng)波，供CT探測(cè)裝置檢測(cè)，進(jìn)行震動(dòng)波層析成像反演，從而得到煤巖體應(yīng)力分布特征和高應(yīng)力分布區(qū)域，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
[0006]所述的頂緊機(jī)構(gòu)10包括液壓頂緊式、氣動(dòng)頂緊式和螺旋機(jī)械頂緊式。
[0007]彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括氣體彈簧9驅(qū)動(dòng)式或金屬?gòu)椈?7驅(qū)動(dòng)式。
[0008]所述的氣體彈簧9包括空氣式和氮?dú)馐健?br>[0009]所述的氣體彈簧9或金屬?gòu)椈?7通過液壓提升式、氣動(dòng)提升式、螺旋機(jī)械提升式、和滑輪提升式提升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)錘頭上移和沖擊第一墊板I或第二執(zhí)行板32。
[0010]所述的第一墊板I埋設(shè)在巷道底板4中，放置在底座2上或放置在底座33中，一側(cè)接觸煤巖體；所述的第二墊板32放置在巷道底板4表面；第一墊板I的預(yù)緊力通過頂緊機(jī)構(gòu)10頂緊巷道的反作用力或預(yù)緊裝置實(shí)現(xiàn)，第二墊板的預(yù)緊力通過頂緊機(jī)構(gòu)10頂緊巷道的反作用力實(shí)現(xiàn)；所述的預(yù)緊裝置包括液壓頂緊式、氣動(dòng)頂緊式或螺旋機(jī)械頂緊式。
[0011]通過調(diào)節(jié)錘頭的質(zhì)量、氣體彈簧或金屬?gòu)椈傻妮敵隽?、沖擊行程，以及墊板的材質(zhì)、形狀、尺寸和傾斜角度，產(chǎn)生不同能量和頻率及不同縱、橫波形式的震動(dòng)波。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是:
一種巷道內(nèi)布置的地震CT探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)方法，其特征是:
首先，通過頂緊機(jī)構(gòu)10頂緊巷道頂板11，將機(jī)身8固定在巷道頂板11和底板4之間，或通過錨桿、錨索端頭20將機(jī)身8固定在巷道壁上；
其次，通過在機(jī)身8內(nèi)設(shè)置爆炸室35，利用氣體或固體爆炸，直接在巷道底板煤巖體中激發(fā)震動(dòng)波，供CT探測(cè)裝置檢測(cè)，進(jìn)行震動(dòng)波層析成像反演，從而得到煤巖體應(yīng)力分布特征和高應(yīng)力分布區(qū)域，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案之三是:
一種巷道內(nèi)布置的地震CT探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)裝置，其特征是它包括:
一機(jī)身8，機(jī)身8通過頂緊機(jī)構(gòu)10或錨桿、錨索端頭22固定安裝在巷道頂板11和底板4之間或巷道壁上；
一錘頭6，該錘頭6與提升機(jī)構(gòu)相連，提升機(jī)構(gòu)用于將錘頭提升到激發(fā)位置；
一釋放機(jī)構(gòu)，該釋放機(jī)構(gòu)用于將儲(chǔ)能后的錘頭釋放使之產(chǎn)生所需的震動(dòng)波；
一激發(fā)動(dòng)力源，該激發(fā)動(dòng)力源為氣體彈簧或金屬?gòu)椈?，氣體彈簧或金屬?gòu)椈墒芴嵘龣C(jī)構(gòu)的作用產(chǎn)生壓縮，形成驅(qū)動(dòng)錘頭所需的動(dòng)能，在釋放機(jī)構(gòu)動(dòng)作后驅(qū)動(dòng)錘頭快速?zèng)_擊第一墊板I或第二墊板32。
[0014]所述的第一墊板I埋設(shè)在巷道底板4時(shí)，機(jī)身8頂部安裝有頂緊機(jī)構(gòu)10，頂緊機(jī)構(gòu)10頂緊巷道頂板11，由機(jī)身8底部頂緊墊板I，側(cè)面抵緊底座2或底座33，底座2頂部放置橡膠體3，由壓板5壓緊，形成密閉沖擊腔；或由壓板5直接壓緊底座33，側(cè)面放置橡膠體34，預(yù)緊裝置34’抵緊第一墊板I ;所述的第二墊板32放置在巷道底板4表面時(shí)，頂緊機(jī)構(gòu)10頂緊巷道頂板11，機(jī)身8底部頂緊墊板32。
[0015]所述的氣體彈簧包括:空氣彈簧和氮?dú)鈴椈伞?br>[0016]所述的氣體彈簧9安裝在機(jī)身8內(nèi)部或外部，前端安裝有錘頭6，錘頭6上連接有銷子7，機(jī)身8上有銷子運(yùn)動(dòng)槽19 ;銷子7由爪臂13驅(qū)動(dòng)上移到釋放機(jī)構(gòu)處于待激發(fā)狀態(tài)，爪臂13由缸體12驅(qū)動(dòng)上下移動(dòng)。
[0017]所述的頂緊機(jī)構(gòu)包括:液壓頂緊缸、氣動(dòng)頂緊缸、螺旋機(jī)械頂緊裝置。
[0018]所述的金屬?gòu)椈?7安裝在機(jī)身8內(nèi)部或外部，金屬?gòu)椈?7的下端與滑套36相抵，滑套36與錘頭6同步移動(dòng)，錘頭6的上端與爪鉤23相連，爪鉤23由提升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)上移，當(dāng)爪鉤上移進(jìn)入起釋放作用的定位筒28中時(shí)，定位筒推動(dòng)推板24使爪鉤釋放錘頭，錘頭在金屬?gòu)椈?7的彈力作用下迅速下移沖擊第一墊板I或第二墊板32產(chǎn)生震動(dòng)波；所述的提升機(jī)構(gòu)包括氣動(dòng)馬達(dá)31，氣動(dòng)馬達(dá)31帶動(dòng)滾筒30，拉動(dòng)鋼絲繩26，經(jīng)過滑輪29帶動(dòng)滑輪25，滑輪25安裝在爪鉤23上，爪鉤23抓緊錘頭6上移，壓縮金屬?gòu)椈?7。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案之四是:
一種巷道內(nèi)布置的地震CT探測(cè)用震動(dòng)波激發(fā)裝置，其特征是它包括機(jī)身8，機(jī)身8通過頂緊機(jī)構(gòu)10或錨桿、錨索端頭22固定安裝在巷道頂板11和底板4之間或巷道壁上，機(jī)身8中設(shè)有爆炸腔35。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明可以能夠使地震CT探測(cè)技術(shù)經(jīng)常性地便捷使用，從而及時(shí)反映工作面應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)移情況，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和常態(tài)化。
[0021]本發(fā)明通過頂緊機(jī)構(gòu)將震源固定在巷道頂板底板之間，或通過錨桿、錨索端頭將震源固定在巷道壁上，能夠在巷道中便捷地布置，較之現(xiàn)有的氣動(dòng)式、液壓式和電磁式震源，能夠適應(yīng)煤礦井下巷道工作環(huán)境，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、拆卸方便，可替代爆炸震源，提高地震CT探測(cè)技術(shù)的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的氣動(dòng)彈簧震源結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0023]圖2是本發(fā)明的氣動(dòng)彈簧震源結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0024]圖3是本發(fā)明的氣動(dòng)彈簧震源結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0025]圖4是本發(fā)明的氣動(dòng)彈簧震源在巷道中布置示意圖。
[0026]圖5是本發(fā)明的通過錨桿、錨索端頭固定的震源結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0027]圖6是本發(fā)明的通過錨桿、錨索端頭固定的震源結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0028]圖7是本發(fā)明的金屬?gòu)椈烧鹪唇Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8是本發(fā)明的墊板放置在巷道底板表面的震源結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0030]圖9是本發(fā)明的墊板放置在巷道底板表面的震源結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0031]圖10是本發(fā)明的底座底板敞開和直接受壓的震源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖11是本發(fā)明的帶預(yù)緊裝置的震源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖12是本發(fā)明的帶爆炸[室的震源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖13是本發(fā)明的機(jī)身側(cè)邊安裝有頂緊機(jī)構(gòu)的震源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖中:1、墊板，2、底座，3、橡膠體，4、巷道底板，6、錘頭，7、銷子，8、機(jī)身，9、氣體彈簧，10、頂緊機(jī)構(gòu)，11、巷道頂板，12、缸體，13、爪臂，14、抓鉤，15、彈簧，16、抓鉤安裝板，27、金屬?gòu)椈桑?3、底座，17、氣缸，18、夾板，19、銷子運(yùn)動(dòng)槽，20、錨桿、錨索端頭，21、鋼板，22、鋼板，23、爪鉤，24、推板，25、滑輪，26、鋼絲繩，27、金屬?gòu)椈桑?8、定位筒，29、滑輪，30、滾筒，31、氣動(dòng)馬達(dá)，32、墊板，33、底座，34、橡膠體，34’、預(yù)緊裝置，35、爆炸室，36、滑套，37氣缸。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0037]實(shí)施例一。<