一种爆区附近表层岩石速度测量系统及测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种爆区附近表层岩石速度测量系统及测量方法，涉及井筒施工【技术领域】。爆区附近表层岩石速度测量系统，包括井筒(1)和吊盘(2)，其特征在于，还包括位于吊盘上的数据采集仪(3)、位于井筒施工断面(6)的加速度传感器(4)、通过传输线(5)将加速度传感器数据传输给数据采集仪，所述数据采集仪通过通讯接口与上位计算机实现数据交换。本发明适用于的井筒的爆破施工。
【专利说明】一种爆区附近表层岩石速度测量系统及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于模拟普通立井掘进爆破的系统，具体为一种爆区附近表层岩 石速度测量系统及测量方法。
【背景技术】
[0002] 立井工程是地下矿山建设中的主要井巷工程之一，在采用立井开拓、平硐立井联 合开拓的矿山中，作为提取矿石、岩石、升降人员，运输材料和设备以及通风、排水咽喉的立 井，在矿山建设中尤为重要，是决定矿山建设时期长短的主要连锁工程中最重要的一部分， 而且往往是矿山建设的早期工程。因此，立井工程进展的快慢将直接影响整个矿山施工进 度计划和后续工程开工时间，对矿山能否早日进行生产作业影响很大。
[0003] 立井施工中，为确保安全，在立井掘进爆破时，通常会把吊盘提升到较高高度，花 费较多的时间。为节省吊盘上升与下降的时间，准确估计岩石抛掷的最大高度尤为关键，然 而由于瞬时性和不确定性直接测量抛掷高度是十分困难的，而目前的速度传感仪的频率响 应（多为几十到几百Hz以内）较低，与爆破时岩石的频率（f为几 k到十几 k)不匹配，不 能满足爆区附近岩石速度的测量。
【发明内容】
[0004] 为了解决上面的问题，本发明提供了一种爆区附近表层岩石速度测量系统及测量 方法，能够较准确地确定出吊盘应提升到的合适高度，节省吊盘上升与下降的时间，提高立 井掘进效率。
[0005] -方面，本发明实施例提供一种爆区附近表层岩石速度测量系统，包括井筒和吊 盘，还包括位于吊盘上的数据采集仪、位于井筒施工断面的加速度传感器、将加速度传感器 数据传输给数据采集仪的传输线，所述数据采集仪通过通讯接口与上位计算机实现数据交 换。
[0006] 进一步，所述数据采集仪采用TST6150动态数据采集存储仪。
[0007] 进一步，所述传感器为压电式加速度传感器，加速度传感器灵敏度为3PC/miT2,频 响为0. 2?13kHz，幅值线性为20000π^210%，谐振频率为35kHz。
[0008] 进一步，所述加速度传感器是通过石膏固定于施工断面的中心部位。
[0009] 其中，在所述井筒施工断面钻设有掏槽孔。
[0010] 另一方面，本发明实施例提供一种爆区附近表层岩石速度测量方法，包括：用传输 线将置于吊盘中的数据采集仪和置于井筒施工断面的加速度传感器连接起来，数据采集仪 与上位计算机连接；
[0011] 用糊状熟石膏将加速度传感器粘贴于井筒施工断面中心部位，当石膏硬化后，传 感器就固定与井筒施工断面上；
[0012] 将试验用的雷管置入在井筒施工断面事先钻好的掏槽孔内，然后起爆雷管；雷管 爆发引爆炸药后，爆破冲击波、应力波作用在岩石上，岩石产生振动、破坏、运动，加速度传 感器会采集振动及运动过程中的加速度，加速度传感器将获得的加速度数据传给数据采集 仪，数据采集仪再将获取的加速度数据通过通讯接口传给上位计算机，上位计算机对所述 加速度数据进行处理，获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆破作用下的加速度时程曲 线，通过对加速度曲线进行时间积分得到抛掷速度变化规律，从而获得井筒轴线部位施工 断面岩石在掏槽爆破作用下的所达到的高度。
[0013] 可选地，所述的测量方法中，图形显示、数据存储及波形回放以及数据的分析处理 由上位计算机完成。
[0014] 可选地，所述数据采集仪采用TST6150动态数据采集存储仪；所述加速度传感 器为压电式加速度传感器，传感器灵敏度为3PC/miT 2,频响为0. 2?13kHz，幅值线性为 20000ms-210%，谐振频率为 35kHz。
[0015] 有益效果：
[0016] 本发明爆区附近表层岩石速度测量系统及测量方法实施例，获得了井筒施工断面 轴线部位岩石在掏槽爆破作用下的加速度时程曲线，通过对加速度曲线进行时间积分得到 抛掷速度变化规律，从而获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆破作用下的所达到的高 度，相应地能够较准确地确定出吊盘应提升到的合适高度，节省吊盘上升与下降的时间，提 高立井掘进效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0018] 图1为岩石速度测量系统示意图；
[0019] 图中，1-井筒；2-吊盘；3-数据采集仪；4-加速度传感器；5-传输线；6-井筒施工 断面；7-掏槽孔。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0021] 参看图1，本发明实施例一种爆区附近表层岩石速度测量系统，包括井筒1和吊盘 2,还包括位于吊盘上的数据采集仪3、位于井筒施工断面6的加速度传感器4、通过传输线5 将加速度传感器数据传输给数据采集仪，所述数据采集仪通过通讯接口与上位计算机实现 数据交换。
[0022] 本发明爆区附近表层岩石速度测量系统实施例，获得了井筒施工断面轴线部位岩 石在掏槽爆破作用下的加速度时程曲线，通过对加速度曲线进行时间积分可得到抛掷速度 变化规律，从而获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆破作用下的所达到的高度，相应 地能够较准确地确定出吊盘应提升到的合适高度，节省吊盘上升与下降的时间，提高立井 掘进效率。
[0023] 将数据采集仪3设置在吊盘上，比如设置在吊盘上的操作室内，能够避免爆破飞 石可能对数据采集仪3造成损坏。
[0024] 本发明爆区附近表层岩石速度测量系统实施例中，通过对加速度曲线进行时间积 分得到抛掷速度变化规律，可由上位机来进行。
[0025] 本发明爆区附近表层岩石速度测量系统一实施例，数据采集仪（3)可采用成都泰 斯特电子信息有限责任公司生产销售的TST6150动态数据采集存储仪。TST6150动态数据 采集存储仪集供电、数据采集、数据储存、数据通讯及数据分析处理等多功能为一体。采用 嵌入式技术，通过以太网实现控制命令及数据的传输。真正实现了仪器的小型化，能在各种 测量环境下工作。
[0026] 本发明爆区附近表层岩石速度测量系统一实施例，所述加速度传感器为压电式加 速度传感器，传感器灵敏度为3PC/ms-2,频响为0. 2?13kHz，幅值线性为20000ms-210%， 谐振频率为35kHz。本发明采用频响为0. 2?13kHz的加速度传感器，能够与爆破时岩石的 频率（f为几 k到十几 k)相匹配，满足爆区附近岩石速度的测量。
[0027] 可选地，所述加速度传感器是通过石膏固定于施工断面的中心部位。用糊状熟石 膏将加速度传感器粘贴于井筒施工断面中心部位，当石膏硬化后，加速度传感器就固定与 井筒施工断面上，采用石膏固定加速度传感器是便于拆除加速度传感器，便于加速度传感 器重复使用。
[0028] 本发明实施例还提供一种爆区附近表层岩石速度测量方法，包括：用传输线将置 于吊盘中的数据采集仪和置于井筒施工断面的加速度传感器连接起来，数据采集仪与上位 计算机连接；用糊状熟石膏将加速度传感器粘贴于井筒施工断面中心部位，当石膏硬化后， 传感器就固定与井筒施工断面上；将试验用的雷管置入在井筒施工断面事先钻好的掏槽孔 内，然后起爆雷管；雷管爆发引爆炸药后，爆破冲击波、应力波作用在岩石上，岩石产生振 动、破坏、运动，加速度传感器会采集振动及运动过程中的加速度，加速度传感器将获得的 加速度数据传给数据采集仪，数据采集仪再将获取的加速度数据通过通讯接口传给上位计 算机，上位计算机对所述加速度数据进行处理，获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆 破作用下的加速度时程曲线，通过对加速度曲线进行时间积分得到抛掷速度变化规律，从 而获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆破作用下的所达到的高度。
[0029] 本发明爆区附近表层岩石速度测量方法实施例，获得了井筒施工断面轴线部位岩 石在掏槽爆破作用下的加速度时程曲线，通过对加速度曲线进行时间积分得到抛掷速度变 化规律，从而获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆破作用下的所达到的高度，相应地 能够较准确地确定出吊盘应提升到的合适高度，节省吊盘上升与下降的时间，提高立井掘 进效率。
[0030] 用糊状熟石膏将加速度传感器粘贴于井筒施工断面中心部位，当石膏硬化后，力口 速度传感器就固定与井筒施工断面上，采用石膏固定加速度传感器是便于拆除加速度传感 器，便于加速度传感器重复使用。
[0031] 本发明爆区附近表层岩石速度测量方法实施例，可选地，图形显示、数据存储及波 形回放以及数据的分析处理由上位计算机完成。
[0032] 可选地，本发明爆区附近表层岩石速度测量方法实施例，所述数据采集仪采用 TST6150动态数据采集存储仪；所述加速度传感器为压电式加速度传感器，传感器灵敏度 为3PC/n^2,频响为0. 2?13kHz，幅值线性为20000π^210%，谐振频率为35kHz。
[0033] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1. 一种爆区附近表层岩石速度测量系统，包括井筒（1)和吊盘（2)，其特征在于，还包 括位于吊盘上的数据采集仪（3)、位于井筒施工断面（6)的加速度传感器（4)、通过传输线 (5)将加速度传感器数据传输给数据采集仪，所述数据采集仪通过通讯接口与上位计算机 实现数据交换。
2. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述数据采集仪采用TST6150动态数 据采集存储仪。
3. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述加速度传感器为压电式加速度 传感器，传感器灵敏度为3PC/mS_ 2,频响为0. 2?13kHz，幅值线性为20000mS-210%，谐振频 率为35kHz。
4. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述加速度传感器是通过石膏固定 于施工断面的中心部位。
5. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，在所述井筒施工断面（6)钻设有掏槽 孔。
6. -种爆区附近表层岩石速度测量方法，其特征在于，包括： 用传输线将置于吊盘中的数据采集仪和置于井筒施工断面的加速度传感器连接起来， 数据采集仪与上位计算机连接； 用糊状熟石膏将加速度传感器粘贴于井筒施工断面中心部位，当石膏硬化后，传感器 就固定与井筒施工断面上； 将试验用的雷管置入在井筒施工断面事先钻好的掏槽孔内，然后起爆雷管；雷管爆发 引爆炸药后，爆破冲击波、应力波作用在岩石上，岩石产生振动、破坏、运动，加速度传感器 会采集振动及运动过程中的加速度，加速度传感器将获得的加速度数据传给数据采集仪， 数据采集仪再将获取的加速度数据通过通讯接口传给上位计算机，上位计算机对所述加速 度数据进行处理，获得井筒轴线部位施工断面岩石在掏槽爆破作用下的加速度时程曲线， 通过对加速度曲线进行时间积分得到抛掷速度变化规律，从而获得井筒轴线部位施工断面 岩石在掏槽爆破作用下的所达到的高度。
7. 根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，图形显示、数据存储及波形回放以及 数据的分析处理由上位计算机完成。
8. 根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述数据采集仪采用TST6150动态数 据采集存储仪；所述加速度传感器为压电式加速度传感器，传感器灵敏度为3PC/miT 2,频响 为0. 2?13kHz，幅值线性为20000π^210%，谐振频率为35kHz。
【文档编号】G01P7/00GK104111350SQ201410284136
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】李胜林, 刘殿书, 黄永辉 申请人:中国矿业大学(北京)