底板4之间，垫板32放置在巷道底板4表面，通过液压提升机构的爪臂13托起销子7，压缩气体弹簧9，气动释放装置的抓钩14抓住销子7，给气动释放装置的气缸17、气缸37上腔注入压缩空气，气缸17、气缸37缩回，夹板18锁紧抓钩14，使震源处于待激发状态。给气缸17、气缸37下腔注入压缩空气，气缸17、气缸37伸出，夹板18解锁，释放气体弹簧9，气体弹簧9驱动锤头6击打埋设在巷道底板4上的垫板32，垫板32击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，对垫板32施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。
[0068]本实施例的装置为:
机身8侧边安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由顶紧机构10底部顶紧垫板32，气体弹簧9安装在机身8上，前端安装有锤头6，锤头6上有销子7。气动释放装置安装在机身8上，气动释放装置包括气缸17、夹板18、抓钩14、弹簧15、气缸37。
[0069]本发明工作原理是:
本发明通过顶紧机构将震源固定在巷道顶板底板之间，或通过锚杆、锚索端头将震源固定在巷道壁上，利用气体弹簧、金属弹簧作为激发动力源，驱动锤头击打埋设在巷道底板中的垫板，垫板击打煤岩体，激发平行于煤层传播的纵波和横波，或通过击打放置在巷道底板表面的垫板，垫板击打煤岩体，在煤岩体中激发平行于煤层传播的横波；或利用气体或固体爆炸作为激发动力源，在煤岩体中激发震动波。通过调节锤头的质量、气体或金属弹簧的输出力、冲击行程，以及垫板的材质、形状、尺寸和倾斜角度，产生不同能量和频率及不同纵、横波形式的震动波。
[0070]本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0071]本发明未涉及部分如气体弹簧、金属弹簧、马达、伸缩缸、滑轮的结构、工作原理等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，其特征是: 首先，通过顶紧机构(10)顶紧巷道顶板(11)，将机身(8)固定在巷道顶板(11)和底板(4)之间，或通过锚杆、锚索端头(20)将机身(8)固定在巷道壁上； 其次，利用弹簧驱动机构驱动锤头(6)击打埋设在巷道底板(4)中的垫板(1)，第一垫板(I)击打煤岩体，或通过击打放置在巷道底板(4)表面的第二垫板(32)，垫板(32)击打煤岩体，在煤岩体中激发产生可控震动波，供CT探测装置检测，进行震动波层析成像反演，从而得到煤岩体应力分布特征和高应力分布区域，实现动力灾害的预测预报。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的顶紧机构(10)包括液压顶紧式、气动顶紧式和螺旋机械顶紧式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是弹簧驱动机构包括气体弹簧(9)驱动式或金属弹簧(27)驱动式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的气体弹簧(9)包括空气式和氮气式。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的气体弹簧(9)或金属弹簧(27)通过液压提升式、气动提升式、螺旋机械提升式、和滑轮提升式提升机构驱动带动锤头上移和冲击第一垫板(I)或第二执行板(32)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的第一垫板(I)埋设在巷道底板(4)中，放置在底座(2)上或放置在底座(33)中，一侧接触煤岩体；所述的第二垫板(32)放置在巷道底板(4)表面；第一垫板(I)的预紧力通过顶紧机构(10)顶紧巷道的反作用力或预紧装置实现，第二垫板的预紧力通过顶紧机构(10)顶紧巷道的反作用力实现；所述的预紧装置包括液压顶紧式、气动顶紧式或螺旋机械顶紧式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是通过调节锤头的质量、气体弹簧或金属弹簧的输出力、冲击行程，以及垫板的材质、形状、尺寸和倾斜角度，产生不同能量和频率及不同纵、横波形式的震动波。
8.—种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，其特征是: 首先，通过顶紧机构(10)顶紧巷道顶板(11)，将机身(8)固定在巷道顶板(11)和底板(4)之间，或通过锚杆、锚索端头(20)将机身(8)固定在巷道壁上； 其次，通过在机身(8)内设置爆炸室(35)，利用气体或固体爆炸，直接在巷道底板煤岩体中激发震动波，供CT探测装置检测，进行震动波层析成像反演，从而得到煤岩体应力分布特征和高应力分布区域，实现动力灾害的预测预报。
9.一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括: 一机身(8)，机身(8)通过顶紧机构(10)或锚杆、锚索端头(22)固定安装在巷道顶板(11)和底板(4)之间或巷道壁上； 一锤头(6)，该锤头(6)与提升机构相连，提升机构用于将锤头提升到激发位置； 一释放机构，该释放机构用于将储能后的锤头释放使之产生所需的震动波； 一激发动力源，该激发动力源为气体弹簧或金属弹簧，气体弹簧或金属弹簧受提升机构的作用产生压缩，形成驱动锤头所需的动能，在释放机构动作后驱动锤头快速冲击第一垫板(I)或第二垫板(32)。
10.根据权利要求9所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的第一垫板(I)埋设在巷道底板(4)时，机身(8)顶部安装有顶紧机构(10)，顶紧机构(10)顶紧巷道顶板(11)，由机身(8)底部顶紧垫板(1)，侧面抵紧底座(2)或底座(33)，底座(2)顶部放置橡胶体(3)，由压板(5)压紧，形成密闭冲击腔；或由压板(5)直接压紧底座(33)，侧面放置橡胶体(34)，预紧装置(34’)抵紧第一垫板(I);所述的第二垫板(32)放置在巷道底板(4)表面时，顶紧机构(10)顶紧巷道顶板(11)，机身(8)底部顶紧垫板(32)。
11.根据权利要求9所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的气体弹簧包括:空气弹簧和氮气弹簧。
12.根据权利要求9所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的气体弹簧(9 )安装在机身(8 )内部或外部，前端安装有锤头(6 )，锤头(6 )上连接有销子(7)，机身(8)上有销子运动槽(19);销子(7)由爪臂(13)驱动上移到释放机构处于待激发状态，爪臂(13)由缸体(12)驱动上下移动。
13.根据权利要求9所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的顶紧机构包括:液压顶紧缸、气动顶紧缸、螺旋机械顶紧装置。
14.根据权利要求9所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的金属弹簧(27)安装在机身(8)内部或外部，金属弹簧(27)的下端与滑套(36)相抵，滑套(36)与锤头(6)同步移动，锤头(6)的上端与爪钩(23)相连，爪钩(23)由提升机构驱动上移，当爪钩上移进入起释放作用的定位筒(28)中时，定位筒推动推板(24)使爪钩释放锤头，锤头在金属弹簧(27)的弹力作用下迅速下移冲击第一垫板(I)或第二垫板(32)产生震动波；所述的提升机构包括气动马达(31)，气动马达(31)带动滚筒(30)，拉动钢丝绳(26)，经过滑轮(29 )带动滑轮(25 )，滑轮(25 )安装在爪钩(23 )上，爪钩(23 )抓紧锤头(6 )上移，压缩金属弹費(27 )。
15.一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括机身(8)，机身(8)通过顶紧机构(10)或锚杆、锚索端头(22)固定安装在巷道顶板(11)和底板(4)之间或巷道壁上，机身(8)中设有爆炸腔(35)。
【专利摘要】一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法和装置，其特征是通过顶紧机构将震源固定在巷道顶板底板之间，或通过锚杆、锚索端头将震源固定在巷道壁上，利用气体弹簧、金属弹簧作为激发动力源，驱动锤头击打埋设在巷道底板中的垫板，垫板击打煤岩体，或通过击打放置在巷道底板表面的垫板，垫板击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波；或利用气体或固体爆炸作为激发动力源，在煤岩体中激发震动波。本发明能够适应煤矿井下巷道工作环境，结构简单，安装、拆卸方便，可替代爆炸震源，提高地震CT探测技术的效率。
【IPC分类】E21F17-18
【公开号】CN104747234
【申请号】CN201510131873
【发明人】王桂峰, 巩思园, 窦林名, 何江, 蔡武, 李振雷
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月24日