超声波在矿井建设中的应用

　　2=SimSun和工程质量典有重要的意义。

　　1提升悬挂设备超声波无损检测在矿井施1中，提升机罐笼吊桶等提升悬挂设备的重要部件，长期处于重载和交变载荷的作状态，容易产生疲劳裂纹等危险性的缺陷。在各种尤损检测方法，磁粉渗透涡流探伤只能检测友沏缺陷，射线探伤的穿透能力较小，乜无法判断缺陷深度。超声波探伤检测深度大灵敏度高仪器轻便等特点，对裂纹等危险性缺陷较为敏感，闪此特别适合提升机主轴等大型提升设备部件的不解体探伤。

　　提悬挂设备超卢波探伤，般采用单探头脉冲反射法进行检测。凡原理是探头发出的脉冲波在件遇到缺陷时产生反射，反射信被探头接收尸17探伤仪的显屏1显缺陷反射波。根据缺陷反射波的传播时间，即时间轴的比例，可以确定缺陷的深度，同时根据探头接收缺陷反射声波能量陷的大小，3线状缺陷的长度大于声束截面宽度时，可以用618法半波高度法来测量缺陷长度。

　　捉门钻设备承载件大多为锻件，并经过热处理，品粒较细。般选择2.5肌2探测频率，枳底孔出灵敏度。1探测深度大厂200可以选择妒而平底孔当量灵敏度，探伤方法以直探头纵波探伤为主，并辅以斜探头横波探伤。重点检测部位为受力孔边缘区轴径变化部位键梢根部等应力集中区。

　　如某矿风井施工使用的3.5扣提升机主轴，采小201良探头在主轴端头进行纵波检测，同时用12斜探头在滚筒内主轴侧面进行横波检测。在距轴端1.21处发现缺陷波。该处对应于键槽的根部，经对缺陷波型及所处位置进行分析，确认为键槽根部疲劳裂纹。

　　应用超声波检测技术还可以检测提升悬挂设备重要部件的硬度硬化层深度晶粒大小等热处理质量。如提升机滚动轴承减速器齿轮等经过过测定超声波谐波频率和声波速度，以非破坏性地检测件硬度。而4仪器轻便，操作简单，检测速度快，测头的使用角度不受限制。特别适合于不闱移动和拆卸的大型，件。

　　在朱仙庄煤矿主井多绳磨擦提升机安装调试过程中，发现提升机滚动轴承发生磨损，采用1型超卢波硬度计对其进行检测，证实轴承面洛氏硬度低于设计值。经与生产厂家交涉，由生产厂更换了合格的轴承。

　　2混凝土质置起声波检测矿井井壁巷道地面工业建筑混凝土强度的作者简介1秦晓光，男，河北唐山人，工程师，1986年毕业于淮北职业技术学院机电工程专业，998年毕业于安徽财贸学院会计学专仙，现任中煤建中心试验室午任检测般采用混凝土立方体试块的试验结果来确定。但是，由于混凝土试块的振实与养护条件与混凝十施工实际情况不能完全相同，所以混凝土试块现场检测混凝七强度的方法主要有弹法超声波法钻芯取样法后装拔出法等。其中，回弹法只能反映混凝土的面强度，钻芯取样法和后装拔出法介检测部位有局部破损。采用超声波法可以在不破坏混凝土的情况下检测混凝土的实际强度。

　　超声波在混凝土中的传播速度随着混凝土强度中的传播速度愈快。因此，可以通过测定超声波在混凝上中的传播速度来检测混凝土的强度。

　　与金属相比，混凝土的结构疏松，超声波的衰减较为严重。因此，应采用低频脉冲纵波进行检测，检测频率般为50100kHz.超声波探头与混凝之间用黄油作为藕合剂，发射和接收探头的声束中心戍在同轴线上。测区超声波声速值按下测距1为超声波传播时间根据实测的测区超声波声速值，对照超声波速与混凝土强度关系曲线，即可以判定该测冈的混凝土强度。

　　对于井壁混凝上，应制定井壁混凝土波速强度专用曲线，1.方法如下采用超卢波方法还可以根据超声波江混凝中数，及这些参数的变化，对混凝上中的缺陷进行检测，如检测混凝土内部空洞和不密实区的位置及范闱裂缝深度面损伤层厚度不时叫浇筑的，凝七结合而的质量和混凝土的均质性等，超声波检测混凝土时测区面应清沾平整，必要时可用砂轮磨平或高标号快凝砂浆抹平，超声探头与测区面之间不得夹杂泥砂或空以保证良好的耦合。同时应注意混凝土中钢筋对超声波传播速度的影响。

　　3井下岩体超声波探测超声波在岩体中传播时，其传播速度会1岩体性质和受力情况的变化而变化。岩体密度越人所受内应力越大，则超声波的传播速度越快，反之。

　　岩体密度越小或7体越松散，超声波的传播速度越慢。因此，可以通过测定超声波在岩体中的传播速度来确定纶体的性质及受力情况，测记因爆破或并巷掘进形成的围岩松动圈的大小及松散程度，判断围岩稳定情况，选择合理的掘进和支护方式，冶体超声波探测的方法和原理2丁发射探头；接收探头在探孔中放人超声波发射和接收探头，汴满水耦合。发射探头发出的超声波住孔壁周闹传播，产生滑行波并被接收探头接收根据超士波传播的时间，即可测出该点的超声波速度，从而判定体性混凝土抗压强度MPa件相同的混凝七试块，试块尺寸为150，混凝土试块中的传播速度，然后在压力试验机上测定混凝土试块的强度，即可做出超声波速度与混凝土抗压强度关系曲线。

　　质，确足围岩松动圈的大小及松，程度。

　　岩体中超声波纵波传播速度按下式进行计算传播时间为接收探头延迟时间。

　　朱仙庄煤矿某巷道施光爆泥岩超声波探测结果如1.

　　测孔深度mm超声波速m.si探测结果明，该巷道围岩松动圈500フOOmrn，存在明显的应力集中区。围岩松动圈松弛率达40.

　　同时在该矿的砂岩中测得的围告松动圈小尸400mm，在软泥岩中测得某些地带松动圈超过应用超声波岩体探测技术还可以测定井下地压变化，预测冒顶；探测并下岩体裂隙断层地质构造，用于工程预报。如在7120掘进队施工的巷道4号测孔1800，深处，测得的超声波声速突然下降，经参考地质资料进行分析，发现该处为。层黑色碳质泥岩，此外，采用声波穿透法还可以检测井壁的冻结状态和注浆效果。如淮南潘矿东风并施工中冻结状态的检测和山东葛亭矿轨道大巷施工注浆质量的检测，均取得了良好的效果。

　　4流速流置超声波测定流速流量为水泵的主要性能参数。在淮北地伏建，施1中，矿井涌水璜较人，水泵使用频繁。

　　通过对水泵流，进行测定，可以确定水泵的效率，分析问，及，采取措施，提高排水能力，降低消耗，使水泵保持良好的经济运行状态。

　　水泵流量的测定方法主要有水堰法流童节流装法流量计涡轮流量计电磁流请计，太等。5凡它流量测定方法相比，超声波流量测定具有测记范围广仪器小型轻便测试方便的优点。

　　山尸仪器不接触被测流体，测试时不须停1水泵运行，+破坏管道，小增加管路内部阻力。

　　超声波流量测定方法及原理在水泵出水管外侧相隔距离放饨超卢波发射探头和接收探头，发射探头发，的超声波经过管内流体达到接收端，被接收探头接收。由受到管内流体流速的影响，超声波在管内的传播时间会发生变化。测出由于这种影响而使超声波传播时间产生变化的值后，就可以推算出管内流体的流速，进而根据出水管内径，求出水泵的流量。

　　设出水管内径为，超声波由管壁入水时的折射角为0，超声波在净水中的速度为，超声波在流体以外探头及管壁的传播时间为流体流速为，顺流时超声波传播时间为逆流时超声波传播时间为则两者之差T1=严广冶水泵流速根据流体的流速和管径即可以求出水泵的瞬时流量和累计流量。

　　测试时应合理选择测试位置，探头1的游必须有倍丁管道直径的直管段，探头2的下游必须有5倍于管道直径的直管段，以保证测试段的水流稳定。管内必须充满流体，不能含有气泡。同时应注意管壁内水垢对超声波的影响。必要时应清除水或改变探头安装位置和安装方式。

　　应用超声波还可以对井5风速进行测量。如超声波旋涡风速传感器利用卡曼涡街对超声波，调制原理实现对风速的测量。这种风速传感器尤运动部件，不受并下气体成份浞度及粉尘的影响。

　　5距离厚度超声波测董作定的介质中，超卢波的传播速度是恒定定超声波在介质的传播时间，即可以求出传播的距离。

　　超声波传播距离孔偏斜程度及有尤塌方缩径，以采取措施防偏纠偏，控制偏斜率，保证成井井筒质量。

　　对井径井斜进行测量的方法有灯光测量法重锤打印测量法机械测井仪测量法超声波测量法等。前2种测量方法的测量精度低，不能连续测量，无法测出井径。目前主要采用后2种测量方法。超声波井径井斜测量具有测量精度高，使用方便，测1结果直观的特点。因此，使用越来越广泛。

　　超声波井径井斜测量方法如下由测井提升机将测量仪沿井口中心位置下放到欲测定的深度，测量仪上的超声波发射探头发出的超声波经过泥浆或水等介质射向井壁，并反射1来，由接收探头接收。从而测得从超声波发射至反射波首波返回所需的时间。由地面仪器将时间7波转换成便于记录的电输出饱，根据事先标定的测量距离与电压输出值的对应关系，即可确定探头至井壁的距离。对每个方位般不少于4个都自上而下或自下而上进行测虽，即可以测得井径井斜声波法测斜，每203，测量1次，使沉井的偏斜率控制在4以内。

　　应用超声波测距的原理还可以测量煤层厚度体积及液位料位。

　　以上超卢波测距方法为脉冲法，脉冲法的测量精度，达到2.对于要求测量精度很高的薄板测量，如空气压缩机风包等压力容器的壁厚测量，可以采用共振法进行测量。共振法用超声波激发容器壁等板状材料产生共振，在测得它的共振频率和材料的超声波传播速度；5，就，以得出被测物体的度。采用共振法可以测量厚度仅1的材料，其测量精度可达1.

　　6其它方面的应用除以介绍的以外，超声波在矿井建设其它方面的应用也很广泛。

　　超声加工利用超声波的机械效应对矿井建设机械设备零件进行加工，包括超声钻孔超声切割超声研磨超声焊接等。超声波用于钻孔和切割可以对坚硬的材料进行加，而且可以钻出各种不同形状的孔。

　　超声开关应用超声波开关或超声波继电器，以实现对井下电器的远程控制，可以用于限位保护计数信号发送等。其特点是反应速度快尤动作压力无触点，不产生磨损和噪卢。由于超声波可以在巷道壁多次反射前进，不必象光电型开关那样只能线控制，适合于复杂地形。

　　超声清洗利用超声波产生的空化效应清洗机器零件的油污，速度快，洗质量好，可以清洗复杂零件及细孔狭缝中的污物。超声波还可用尸零件除锈除垢。应用超声波清除油污和锈蚀可以不侦用洗涤剂溶剂和酸碱等，不损伤零件，不污染环境。

　　超声乳化两种互不相溶的液体在超卢波作用下以混合成乳化液。利用超声乳化技术制备乳化液，可用于井下液压设备的液压传动及矿用设备的齿轮润滑；还可以生产爆炸性能较好的乳化炸药，用丁+井巷工程爆破生产乳化柴油用十井下柴油机车，可以提，燃烧效率，减少积碳。

　　超声除尘超声波的凝聚作用可以使空气中的粉尘聚集成较大的颗粒而降落。利州超声波凝聚原理可以对片下工作面进行降尘除尘，保护矿工身体健康，防止矽肺病。

　　有害气体检测采用超声波的方法可以测定井下瓦斯氧化碳等有害气体的含坫，还，用于容器管道的泄漏检测。当有害气体含量超标时，超声波气体测定仪器还可进行报警。

　　疲劳强度测试提升机轴天轮轴减速器齿轮等工件，长期受交变应力的作用，容易产生疲劳破坏。使用疲劳试验机对上述工件材料进行疲及强度测试，所需时间较长。采用超声波激发被测材料产生共振的方法进行疲劳强度测试，其测试速度比传统方法提，几百倍。此外，采目超声波面加工法可以在加工面形成压应力，提高工件的疲穷强度。

　　7结束语随若科学技术的进步和对超声波认识的深人，超卢波的应用范围将会越来越广泛。超声波在矿井逑设方面成用的潜力还行待于进步发掘，超声检测技术在矿井建设中所起的作用将会史大。

　　责任编辑邹正立深入地开展安全生产月活动落实责任保障安全提高效益