Badanie kotew kopalnianych przy użyciu fal prowadzonych

W artykule przedstawiono metodę badania kotew górniczych przy użyciu fal ultradźwiękowych. Na wstępie zaprezentowano kilka specjalistycznych czujników i instrumentów, które można wykorzystać do monitorowania kotew w czasie ich eksploatacji. Artykuł koncentruje się na zastosowaniu do badań prowadzonych fal ultradźwiękowych zdolnych do rozprzestrzeniania się na duże odległości w prętach. Fale te są jednak dyspersyjne i multimodalne, co oznacza, że wiele postaci falowych może propagować jednocześnie z różnymi prędkościami zależnymi od częstotliwości. Zastosowanie ultradźwiękowych fal do kotew NDE omówione szczegółowo na przykładzie instrumentu RBT (Rock-Bolt Tester), który jest cyfrowym instrumentem ultradźwiękowym pracującym w układzie puls-echo, wyposażonym w specjalnie skonstruowaną głowicę ultradźwiękową, zdolną do generowania fal sprężystych o wysokiej energii i niskiej częstotliwości (poniżej 100kHz). Głowica jest również zdolna do odbierania słabych ech odbitych od końca kotwy i od nieciągłości w zaprawie ją otaczającej. Echa odbierane przez sondę są wzmacniane, filtrowane i prezentowane graficznie w postaci A-skanów. Na zakończenie, dla ilustracji działania instrumentu RBT przedstawiono wyniki jego weryfikacji eksperymentalnej.

In this paper we are presenting principles of rock-bolts NDE using ultrasonic guided waves. A number of specialized sensors and instruments is presented that can be used for monitoring bolts status. The paper is focused on the application of ultrasonic guided waves (GW) able to propagate over long distances in bars. GWs are, however, dispersive and multimodal, which means that many wave modes can propagate simultaneously with different frequency dependent velocities. Application of ultrasonic guided waves for rock-bolts NDE is presented in some detail using for illustration the new designed instrument rock-bolt tester (RBT). RBT is a pulse-echo digital ultrasound instrument provided with an application tailored ultrasound probe that transmits high-energy, low frequency (below 100kHz) guided waves. The probe is also capable of receiving weak echoes reflected from the bolt-end and from some discontinuities in the surrounding grout. The echoes received by the probe are amplified, filtered and presented in the form of A-scans. Experimental results are presented that illustrate the performance of the RBT instrument.