一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)及測量方法，涉及井筒施工【技術(shù)領(lǐng)域】。爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)，包括井筒(1)和吊盤(2)，其特征在于，還包括位于吊盤上的數(shù)據(jù)采集儀(3)、位于井筒施工斷面(6)的加速度傳感器(4)、通過傳輸線(5)將加速度傳感器數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀通過通訊接口與上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明適用于的井筒的爆破施工。
【專利說明】一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)及測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于模擬普通立井掘進(jìn)爆破的系統(tǒng)，具體為一種爆區(qū)附近表層巖 石速度測量系統(tǒng)及測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 立井工程是地下礦山建設(shè)中的主要井巷工程之一，在采用立井開拓、平硐立井聯(lián) 合開拓的礦山中，作為提取礦石、巖石、升降人員，運(yùn)輸材料和設(shè)備以及通風(fēng)、排水咽喉的立 井，在礦山建設(shè)中尤為重要，是決定礦山建設(shè)時(shí)期長短的主要連鎖工程中最重要的一部分， 而且往往是礦山建設(shè)的早期工程。因此，立井工程進(jìn)展的快慢將直接影響整個(gè)礦山施工進(jìn) 度計(jì)劃和后續(xù)工程開工時(shí)間，對礦山能否早日進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)影響很大。
[0003] 立井施工中，為確保安全，在立井掘進(jìn)爆破時(shí)，通常會把吊盤提升到較高高度，花 費(fèi)較多的時(shí)間。為節(jié)省吊盤上升與下降的時(shí)間，準(zhǔn)確估計(jì)巖石拋擲的最大高度尤為關(guān)鍵，然 而由于瞬時(shí)性和不確定性直接測量拋擲高度是十分困難的，而目前的速度傳感儀的頻率響 應(yīng)（多為幾十到幾百Hz以內(nèi)）較低，與爆破時(shí)巖石的頻率（f為幾 k到十幾 k)不匹配，不 能滿足爆區(qū)附近巖石速度的測量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上面的問題，本發(fā)明提供了一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)及測量 方法，能夠較準(zhǔn)確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時(shí)間，提高立 井掘進(jìn)效率。
[0005] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)，包括井筒和吊 盤，還包括位于吊盤上的數(shù)據(jù)采集儀、位于井筒施工斷面的加速度傳感器、將加速度傳感器 數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集儀的傳輸線，所述數(shù)據(jù)采集儀通過通訊接口與上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交 換。
[0006] 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集儀采用TST6150動態(tài)數(shù)據(jù)采集存儲儀。
[0007] 進(jìn)一步，所述傳感器為壓電式加速度傳感器，加速度傳感器靈敏度為3PC/miT2,頻 響為0. 2?13kHz，幅值線性為20000π^210%，諧振頻率為35kHz。
[0008] 進(jìn)一步，所述加速度傳感器是通過石膏固定于施工斷面的中心部位。
[0009] 其中，在所述井筒施工斷面鉆設(shè)有掏槽孔。
[0010] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量方法，包括：用傳輸 線將置于吊盤中的數(shù)據(jù)采集儀和置于井筒施工斷面的加速度傳感器連接起來，數(shù)據(jù)采集儀 與上位計(jì)算機(jī)連接；
[0011] 用糊狀熟石膏將加速度傳感器粘貼于井筒施工斷面中心部位，當(dāng)石膏硬化后，傳 感器就固定與井筒施工斷面上；
[0012] 將試驗(yàn)用的雷管置入在井筒施工斷面事先鉆好的掏槽孔內(nèi)，然后起爆雷管；雷管 爆發(fā)引爆炸藥后，爆破沖擊波、應(yīng)力波作用在巖石上，巖石產(chǎn)生振動、破壞、運(yùn)動，加速度傳 感器會采集振動及運(yùn)動過程中的加速度，加速度傳感器將獲得的加速度數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)采集 儀，數(shù)據(jù)采集儀再將獲取的加速度數(shù)據(jù)通過通訊接口傳給上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)對所述 加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆破作用下的加速度時(shí)程曲 線，通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積分得到拋擲速度變化規(guī)律，從而獲得井筒軸線部位施工 斷面巖石在掏槽爆破作用下的所達(dá)到的高度。
[0013] 可選地，所述的測量方法中，圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲及波形回放以及數(shù)據(jù)的分析處理 由上位計(jì)算機(jī)完成。
[0014] 可選地，所述數(shù)據(jù)采集儀采用TST6150動態(tài)數(shù)據(jù)采集存儲儀；所述加速度傳感 器為壓電式加速度傳感器，傳感器靈敏度為3PC/miT 2,頻響為0. 2?13kHz，幅值線性為 20000ms-210%，諧振頻率為 35kHz。
[0015] 有益效果：
[0016] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)及測量方法實(shí)施例，獲得了井筒施工斷面 軸線部位巖石在掏槽爆破作用下的加速度時(shí)程曲線，通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積分得到 拋擲速度變化規(guī)律，從而獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆破作用下的所達(dá)到的高 度，相應(yīng)地能夠較準(zhǔn)確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時(shí)間，提 高立井掘進(jìn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018] 圖1為巖石速度測量系統(tǒng)示意圖；
[0019] 圖中，1-井筒；2-吊盤；3-數(shù)據(jù)采集儀；4-加速度傳感器；5-傳輸線；6-井筒施工 斷面；7-掏槽孔。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021] 參看圖1，本發(fā)明實(shí)施例一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)，包括井筒1和吊盤 2,還包括位于吊盤上的數(shù)據(jù)采集儀3、位于井筒施工斷面6的加速度傳感器4、通過傳輸線5 將加速度傳感器數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀通過通訊接口與上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)交換。
[0022] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)實(shí)施例，獲得了井筒施工斷面軸線部位巖 石在掏槽爆破作用下的加速度時(shí)程曲線，通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積分可得到拋擲速度 變化規(guī)律，從而獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆破作用下的所達(dá)到的高度，相應(yīng) 地能夠較準(zhǔn)確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時(shí)間，提高立井 掘進(jìn)效率。
[0023] 將數(shù)據(jù)采集儀3設(shè)置在吊盤上，比如設(shè)置在吊盤上的操作室內(nèi)，能夠避免爆破飛 石可能對數(shù)據(jù)采集儀3造成損壞。
[0024] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)實(shí)施例中，通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積 分得到拋擲速度變化規(guī)律，可由上位機(jī)來進(jìn)行。
[0025] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)一實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集儀（3)可采用成都泰 斯特電子信息有限責(zé)任公司生產(chǎn)銷售的TST6150動態(tài)數(shù)據(jù)采集存儲儀。TST6150動態(tài)數(shù)據(jù) 采集存儲儀集供電、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)通訊及數(shù)據(jù)分析處理等多功能為一體。采用 嵌入式技術(shù)，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)控制命令及數(shù)據(jù)的傳輸。真正實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化，能在各種 測量環(huán)境下工作。
[0026] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)一實(shí)施例，所述加速度傳感器為壓電式加 速度傳感器，傳感器靈敏度為3PC/ms-2,頻響為0. 2?13kHz，幅值線性為20000ms-210%， 諧振頻率為35kHz。本發(fā)明采用頻響為0. 2?13kHz的加速度傳感器，能夠與爆破時(shí)巖石的 頻率（f為幾 k到十幾 k)相匹配，滿足爆區(qū)附近巖石速度的測量。
[0027] 可選地，所述加速度傳感器是通過石膏固定于施工斷面的中心部位。用糊狀熟石 膏將加速度傳感器粘貼于井筒施工斷面中心部位，當(dāng)石膏硬化后，加速度傳感器就固定與 井筒施工斷面上，采用石膏固定加速度傳感器是便于拆除加速度傳感器，便于加速度傳感 器重復(fù)使用。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量方法，包括：用傳輸線將置 于吊盤中的數(shù)據(jù)采集儀和置于井筒施工斷面的加速度傳感器連接起來，數(shù)據(jù)采集儀與上位 計(jì)算機(jī)連接；用糊狀熟石膏將加速度傳感器粘貼于井筒施工斷面中心部位，當(dāng)石膏硬化后， 傳感器就固定與井筒施工斷面上；將試驗(yàn)用的雷管置入在井筒施工斷面事先鉆好的掏槽孔 內(nèi)，然后起爆雷管；雷管爆發(fā)引爆炸藥后，爆破沖擊波、應(yīng)力波作用在巖石上，巖石產(chǎn)生振 動、破壞、運(yùn)動，加速度傳感器會采集振動及運(yùn)動過程中的加速度，加速度傳感器將獲得的 加速度數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀再將獲取的加速度數(shù)據(jù)通過通訊接口傳給上位計(jì) 算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)對所述加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆 破作用下的加速度時(shí)程曲線，通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積分得到拋擲速度變化規(guī)律，從 而獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆破作用下的所達(dá)到的高度。
[0029] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量方法實(shí)施例，獲得了井筒施工斷面軸線部位巖 石在掏槽爆破作用下的加速度時(shí)程曲線，通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積分得到拋擲速度變 化規(guī)律，從而獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆破作用下的所達(dá)到的高度，相應(yīng)地 能夠較準(zhǔn)確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時(shí)間，提高立井掘 進(jìn)效率。
[0030] 用糊狀熟石膏將加速度傳感器粘貼于井筒施工斷面中心部位，當(dāng)石膏硬化后，力口 速度傳感器就固定與井筒施工斷面上，采用石膏固定加速度傳感器是便于拆除加速度傳感 器，便于加速度傳感器重復(fù)使用。
[0031] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量方法實(shí)施例，可選地，圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲及波 形回放以及數(shù)據(jù)的分析處理由上位計(jì)算機(jī)完成。
[0032] 可選地，本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量方法實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)采集儀采用 TST6150動態(tài)數(shù)據(jù)采集存儲儀；所述加速度傳感器為壓電式加速度傳感器，傳感器靈敏度 為3PC/n^2,頻響為0. 2?13kHz，幅值線性為20000π^210%，諧振頻率為35kHz。
[0033] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)，包括井筒（1)和吊盤（2)，其特征在于，還包 括位于吊盤上的數(shù)據(jù)采集儀（3)、位于井筒施工斷面（6)的加速度傳感器（4)、通過傳輸線 (5)將加速度傳感器數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀通過通訊接口與上位計(jì)算機(jī) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集儀采用TST6150動態(tài)數(shù) 據(jù)采集存儲儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器為壓電式加速度 傳感器，傳感器靈敏度為3PC/mS_ 2,頻響為0. 2?13kHz，幅值線性為20000mS-210%，諧振頻 率為35kHz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器是通過石膏固定 于施工斷面的中心部位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述井筒施工斷面（6)鉆設(shè)有掏槽 孔。
6. -種爆區(qū)附近表層巖石速度測量方法，其特征在于，包括： 用傳輸線將置于吊盤中的數(shù)據(jù)采集儀和置于井筒施工斷面的加速度傳感器連接起來， 數(shù)據(jù)采集儀與上位計(jì)算機(jī)連接； 用糊狀熟石膏將加速度傳感器粘貼于井筒施工斷面中心部位，當(dāng)石膏硬化后，傳感器 就固定與井筒施工斷面上； 將試驗(yàn)用的雷管置入在井筒施工斷面事先鉆好的掏槽孔內(nèi)，然后起爆雷管；雷管爆發(fā) 引爆炸藥后，爆破沖擊波、應(yīng)力波作用在巖石上，巖石產(chǎn)生振動、破壞、運(yùn)動，加速度傳感器 會采集振動及運(yùn)動過程中的加速度，加速度傳感器將獲得的加速度數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)采集儀， 數(shù)據(jù)采集儀再將獲取的加速度數(shù)據(jù)通過通訊接口傳給上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)對所述加速 度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得井筒軸線部位施工斷面巖石在掏槽爆破作用下的加速度時(shí)程曲線， 通過對加速度曲線進(jìn)行時(shí)間積分得到拋擲速度變化規(guī)律，從而獲得井筒軸線部位施工斷面 巖石在掏槽爆破作用下的所達(dá)到的高度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于，圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲及波形回放以及 數(shù)據(jù)的分析處理由上位計(jì)算機(jī)完成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集儀采用TST6150動態(tài)數(shù) 據(jù)采集存儲儀；所述加速度傳感器為壓電式加速度傳感器，傳感器靈敏度為3PC/miT 2,頻響 為0. 2?13kHz，幅值線性為20000π^210%，諧振頻率為35kHz。
【文檔編號】G01P7/00GK104111350SQ201410284136
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】李勝林, 劉殿書, 黃永輝 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)