非全長粘結(jié)錨桿錨固缺陷無損檢測(cè)原理及方法研究.pdf

1、錨桿支護(hù)是煤礦巷道支護(hù)的主要形式。錨固缺陷是影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的重要因素之一，快速、有效地檢測(cè)錨桿錨固缺陷對(duì)于巷道支護(hù)的及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)，確保煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要意義。本文基于應(yīng)力波理論及其測(cè)試技術(shù)，對(duì)煤礦非全長粘結(jié)錨桿錨固缺陷的無損檢測(cè)原理與方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了如下創(chuàng)新性成果：
　　(1)建立了含錨固缺陷非全長粘結(jié)錨桿的力學(xué)模型，給出了相應(yīng)的波動(dòng)方程及其解析解，并系統(tǒng)研究了煤礦錨桿的錨固圍巖的力學(xué)特性對(duì)錨桿中應(yīng)力波傳播的影響

2、，發(fā)現(xiàn)錨固介質(zhì)的彈性和粘性特性均會(huì)使應(yīng)力波波速發(fā)生頻散效應(yīng)，揭示了影響煤礦錨桿支護(hù)中應(yīng)力波傳播的物理機(jī)制。
　　(2)自行設(shè)計(jì)研制了錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，建立了含錨固缺陷非全長粘結(jié)錨桿應(yīng)力波無損檢測(cè)的物理模型，系統(tǒng)研究了錨固缺陷大小、缺陷分布特征對(duì)錨桿動(dòng)力無損檢測(cè)信號(hào)的影響規(guī)律，進(jìn)而分析得到了錨桿中應(yīng)力波傳播的能量耗散隨錨固缺陷特征量的變化規(guī)律。
　　(3)依據(jù)對(duì)數(shù)值模擬和試驗(yàn)檢測(cè)所得應(yīng)力波信號(hào)特征的分析，引入了表征

3、錨固缺陷程度的特征量—反射能量比re，給出了re與錨固起始端與末端反射信號(hào)能量間的關(guān)系，分析得到了錨固缺陷長度與re的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而提出了含缺陷錨固系統(tǒng)極限錨固力的估算方法。
　　(4)利用多尺度熵方法分析了缺陷分布對(duì)錨固質(zhì)量無損檢測(cè)信號(hào)的影響，得到了信號(hào)的復(fù)雜性特征量（PRSS）隨著錨固缺陷位置的變化規(guī)律，給出了錨固缺陷分布對(duì)錨桿極限錨固力的影響機(jī)制。引入影響因子ηs，在此基礎(chǔ)上對(duì)含缺陷錨固系統(tǒng)極限錨固力的估算方法進(jìn)行了有效修正

4、。
　　(5)提出對(duì)于含托盤的錨桿錨固缺陷無損檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與多尺度熵分析的協(xié)同性分析方法，解決了僅用多尺度熵方法時(shí)因托盤的存在導(dǎo)致的分析結(jié)果出現(xiàn)偏差的問題。設(shè)計(jì)了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解聯(lián)合多尺度熵分析方法的錨桿錨固質(zhì)量多尺度熵評(píng)價(jià)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理過程的智能化和可視化，使其易于在工程實(shí)踐中推廣使用。
　　本文的研究結(jié)果不僅有助于對(duì)錨桿錨固質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)，而且對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)和生產(chǎn)效率的提高也具有積極意義。<