用超声波探测矿井采空区顶底板深部岩层裂隙的方法

摘要

本发明公开了一种用超声波探测矿井采空区顶底板深部岩层裂隙的方法，主要是将超声波式探测仪探测杆置于采空区顶、底板钻孔内，分段探测钻孔的超声波传播时间，直至整个钻孔探测结束；待工作面回采后，利用原有方法重新分段探测钻孔的超声波传播时间；根据工作面回采前、后分段探测的时间和发射、接受换能器的距离l，分别计算超声波在钻孔中的传播速度，再以传播速度V为Y轴，以钻孔深度L为X轴，绘制工作面回采前、后顶底板V-L曲线图；对比工作面回采前、后曲线图变化规律，得出工作面顶底板裂隙发育规律。本发明利用超声波波速随岩体裂隙发育增大而降低的特性，与传统以漏水流失量作为评价指标的探测方法相比，探测精度高。

主权项

一种用超声波探测矿井采空区顶底板深部岩层裂隙的方法，其特征在于，第一步：向采空区顶、底板钻孔工作面回采前，在工作面附近的巷道中，利用地质钻机或坑道钻机向顶、底板钻取钻孔，成孔后充水清孔；第二步：组装与布置超声波式探测仪超声波式探测仪由超声波式探测杆、超声波控制主机、连接杆、通信电缆和调压注水装置构成；所谓超声波式探测杆是一根无缝式隔音杆，杆长2m，距隔音杆的上端头10cm处固定有发射换能器，距隔音杆的下端头10cm处固定有接收换能器，在隔音杆的下端头为带有螺纹的连接头，通过连接头可与连接杆连接；所谓的连接杆由多节无缝式空心杆连接而成，空心杆一端设有螺母，另一端设有螺柱，从而使多节无缝式空心杆相互连接；超声波控制主机通过通信电缆与发射换能器和接收换能器连接，以控制超声波的激发、接收和记录超声波传播时间；所谓的控压注水装置是由调压注水控制台、胶囊注水管和注水封孔器构成，其中调压注水控制台设有水压表和注水调压阀门；把超声波式探测杆置于钻孔内，接上连接杆，同时把注水管穿过注水封孔器进入钻孔内，随后推动注水封孔器进入钻孔进行封孔；第三步：用超声波式探测杆分段探测钻孔的超声波传播时间T首先，把超声波式探测杆在钻孔内推进2m；操作调压注水装置，高压水通过胶囊注水管向钻孔注水，并且实时注水以保持水压基本稳定；打开超声波控制主机，激发探测杆中发射换能器产生超声波，超声波沿着钻孔壁传播，超声波控制主机中计时器开始计时，待接收换能器接收到超声波后，计时器停止计时，此时超声波控制主机显示超声波传播时间T；记录完成后，把超声波式探测杆推进2m，重复上述操作步骤，循环进行，直至整个钻孔探测结束；第四步：待工作面回采后，利用原有钻孔按照上述方法重新分段探测钻孔的超声波传播时间T；第五步：探测数据分析根据工作面回采前、后分段探测的时间T和发射、接受换能器的距离l，分别计算超声波在钻孔中的传播速度V：$V=\frac{l}{T}$再分别以传播速度V为Y轴，以钻孔深度L为X轴，绘制工作面回采前、后顶底板V‑L曲线图；对比工作面回采前、后V‑L曲线图变化规律，得出工作面顶底板裂隙发育规律。