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算機實現(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，立井工程進展的快慢將直接影響整個礦山施工進 度計劃和后續(xù)工程開工時間，對礦山能否早日進行生產(chǎn)作業(yè)影響很大。
[0003] 立井施工中，為確保安全，在立井掘進爆破時，通常會把吊盤提升到較高高度，花 費較多的時間。為節(jié)省吊盤上升與下降的時間，準確估計巖石拋擲的最大高度尤為關(guān)鍵，然 而由于瞬時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間，提高立 井掘進效率。
[0005] -方面，本發(fā)明實施例提供一種爆區(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算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交 換。
[0006] 進一步，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 與上位計算機連接；
[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，當石膏硬化后，傳 感器就固定與井筒施工斷面上；
[0012] 將試驗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、運動，加速度傳 感器會采集振動及運動過程中的加速度，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算機，上位計算機對所述 加速度數(shù)據(jù)進行處理，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程曲 線，通過對加速度曲線進行時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 由上位計算機完成。
[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程曲線，通過對加速度曲線進行時間積分得到 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到的高 度，相應(yīng)地能夠較準確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時間，提 高立井掘進效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(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)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0021] 參看圖1，本發(fā)明實施例一種爆區(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算機實現(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程曲線，通過對加速度曲線進行時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到的高度，相應(yīng) 地能夠較準確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時間，提高立井 掘進效率。
[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)實施例中，通過對加速度曲線進行時間積 分得到拋擲速度變化規(guī)律，可由上位機來進行。
[0025] 本發(fā)明爆區(qū)附近表層巖石速度測量系統(tǒng)一實施例，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)實現(xiàn)控制命令及數(shù)據(jù)的傳輸。真正實現(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 計算機連接；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，當石膏硬化后， 傳感器就固定與井筒施工斷面上；將試驗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、運動，加速度傳感器會采集振動及運動過程中的加速度，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 算機，上位計算機對所述加速度數(shù)據(jù)進行處理，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程曲線，通過對加速度曲線進行時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程曲線，通過對加速度曲線進行時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到的高度，相應(yīng)地 能夠較準確地確定出吊盤應(yīng)提升到的合適高度，節(jié)省吊盤上升與下降的時間，提高立井掘 進效率。
[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算機完成。
[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【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【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算機 實現(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)采集儀與上位計算機連接； 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，當石膏硬化后，傳感器 就固定與井筒施工斷面上； 將試驗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、運動，加速度傳感器 會采集振動及運動過程中的加速度，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算機，上位計算機對所述加速 度數(shù)據(jù)進行處理，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程曲線， 通過對加速度曲線進行時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算機完成。
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)