摘 要：文章重點(diǎn)對(duì)ARES 5/E地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探頭在井下的不同安裝方式上進(jìn)行了試驗(yàn)，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，對(duì)不同安裝方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，找到了傳遞信號(hào)質(zhì)量較好的安裝方式。

關(guān)鍵詞：地音監(jiān)測(cè)；探頭；安裝方式；優(yōu)化研究

引言

ARES 5/E地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由波蘭EMAG工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院制造的，該系統(tǒng)主要由井下監(jiān)測(cè)分站、地面中心站及數(shù)據(jù)處理服務(wù)器三部分構(gòu)成。胡家河礦于2013年9月份引進(jìn)地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巷道發(fā)生的地音事件，并通過(guò)計(jì)算地音事件釋放的能量和頻次，評(píng)價(jià)巷道內(nèi)煤巖體動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性等。

1 研究背景

ARES 5/E地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探頭需要通過(guò)螺紋固定在巷道幫部的錨桿上，探頭上螺紋為M20內(nèi)螺紋，需配套使用螺紋為M20的錨桿，且錨桿應(yīng)為全長(zhǎng)錨固，巷道回采（掘進(jìn)）50m探頭移動(dòng)一次。

引進(jìn)該系統(tǒng)初期，胡家河礦井各巷道使用的錨桿螺紋為M20，現(xiàn)在礦井對(duì)錨桿型號(hào)進(jìn)行了調(diào)整，其螺紋變更為M22，導(dǎo)致地音探頭無(wú)法直接固定在錨桿上，影響震動(dòng)波的接收；為保證震動(dòng)波傳輸質(zhì)量，需要借助中間接頭進(jìn)行固定。因此，設(shè)計(jì)了1#和2#兩種中間接頭，監(jiān)測(cè)探頭安裝方式如圖1和圖2所示，1#中間接頭由一端為M20的外螺紋和另一端為M22的內(nèi)螺紋組成，通過(guò)兩種螺紋將探頭和錨桿連接在一起。2#中間接頭由一端為M20的外螺紋和一端使用徑向緊固螺栓組成，中間接頭與M22錨桿通過(guò)緊固螺栓夾緊的方式進(jìn)行連接。

2 試驗(yàn)方法

為保證試驗(yàn)的地音探頭具有相同的震動(dòng)環(huán)境，在礦井401103工作面回風(fēng)巷950m處安裝三個(gè)相同型號(hào)的地音探頭，探頭間距0.7m，直接安裝于錨桿上的探頭編號(hào)D1、使用1#中間接頭的探頭編號(hào)為D2、使用2#中間接頭的探頭編號(hào)為D3，通過(guò)三個(gè)探頭在同一時(shí)間段內(nèi)接收到的震動(dòng)能量和頻次偏差分析使用不同中間接頭接收震動(dòng)信息受影響程度。為了排除人為影響和偶然出現(xiàn)的較大誤差對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的影響，分別做了三組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)收集24個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)，得到客觀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，偏差值較小者為最優(yōu)方案。

3 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)收集三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，三個(gè)探頭均接收到大量的震動(dòng)信息，三個(gè)探頭接收到的能量與頻次見(jiàn)表1。

通過(guò)表1中數(shù)據(jù)可得，能量相差較小。利用以下公式分析偏差：

D2探頭接收能量偏差值得出計(jì)算結(jié)果如表2：D2探頭的綜合偏差值為3.44%，D3探頭的綜合偏差值為7.45%，使用1#中間接頭的D2探頭接收震動(dòng)信息的偏差值明顯低于使用2#中間接頭的D3探頭，說(shuō)明使用1#中間接頭時(shí)探頭接收振動(dòng)波質(zhì)量比使用2#中間接頭接收振動(dòng)波質(zhì)量好。

4 原因分析

通過(guò)分析1#中間接頭和2#中間接頭，發(fā)現(xiàn)其在連接方式上有以下特點(diǎn)：

（1）1#中間接頭使用內(nèi)、外螺紋將探頭與錨桿通過(guò)軸向連接，螺紋連接緊固性較好，“探頭—中間接頭—錨桿”之間的連接均為面接觸，緊固性好，震動(dòng)波在傳播時(shí)衰減較小。

（2）2#中間接頭使用外螺紋與探頭連接，使用緊固螺栓和V型槽通過(guò)夾緊的方式連接錨桿。其中“探頭—中間接頭”的接觸為面接觸，接觸面積大，震動(dòng)波在此傳播時(shí)衰減較小，“中間接頭—錨桿”的接觸為點(diǎn)接觸，接觸面積小，震動(dòng)波在此傳播時(shí)衰減較大。

通過(guò)研究2個(gè)中間接頭的連接方式特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)2#中間接頭不但使用了螺紋連接，還使用了點(diǎn)接觸和線接觸的連接方式，振動(dòng)波從錨桿向探頭傳遞過(guò)程中會(huì)在接觸點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)衰減、分流等現(xiàn)象。因此可以斷定接觸點(diǎn)多且方式多樣是導(dǎo)致綜合偏差值偏大的主要原因。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）分析了分別使用兩種中間接頭的兩個(gè)探頭的震動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)

算出了能量偏差值、頻次偏差值和綜合偏差值。

（2）分析了兩種中間接頭的連接方式和特點(diǎn)，并找到了2#中間接頭綜合偏差值偏大的原因。

（3）通過(guò)研究，為胡家河礦井ARES 5/E地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)探頭選擇了一種振動(dòng)波傳輸質(zhì)量較好的安裝方式。

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