非全長粘結(jié)錨桿錨固缺陷無損檢測原理及方法研究.pdf

1、錨桿支護是煤礦巷道支護的主要形式。錨固缺陷是影響錨桿支護質(zhì)量的重要因素之一，快速、有效地檢測錨桿錨固缺陷對于巷道支護的及時補強，確保煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要意義。本文基于應(yīng)力波理論及其測試技術(shù)，對煤礦非全長粘結(jié)錨桿錨固缺陷的無損檢測原理與方法進行了系統(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中應(yīng)力波傳播的物理機制。
　　(2)自行設(shè)計研制了錨桿錨固質(zhì)量無損檢測試驗系統(tǒng)，建立了含錨固缺陷非全長粘結(jié)錨桿應(yīng)力波無損檢測的物理模型，系統(tǒng)研究了錨固缺陷大小、缺陷分布特征對錨桿動力無損檢測信號的影響規(guī)律，進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)對數(shù)值模擬和試驗檢測所得應(yīng)力波信號特征的分析，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能量間的關(guān)系，分析得到了錨固缺陷長度與re的對應(yīng)關(guān)系，進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錨固質(zhì)量無損檢測信號的影響，得到了信號的復(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錨桿極限錨固力的影響機制。引入影響因子ηs，在此基礎(chǔ)上對含缺陷錨固系統(tǒng)極限錨固力的估算方法進行了有效修正

4、。
　　(5)提出對于含托盤的錨桿錨固缺陷無損檢測信號進行經(jīng)驗?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)計了基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解聯(lián)合多尺度熵分析方法的錨桿錨固質(zhì)量多尺度熵評價系統(tǒng)，實現(xiàn)了信號處理過程的智能化和可視化，使其易于在工程實踐中推廣使用。
　　本文的研究結(jié)果不僅有助于對錨桿錨固質(zhì)量進行準(zhǔn)確客觀的評價，而且對于煤礦的安全生產(chǎn)和生產(chǎn)效率的提高也具有積極意義。<