[發明專利]一種機械耦合式微震監測系統

有效

• 申請號: 201710447226.X
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107290778B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 劉建鋒;鄧朝福;鄭俊;符文熹
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

本發明公開了一種機械耦合式微震監測系統，包括至少一個微震傳感器，通過第一連接機構設置在微震傳感器兩端用于將微震傳感器送入監測孔中的推桿，安裝在推桿上用于將微震傳感器送入監測孔中的導入機構，以及與微震傳感器信號連接的微震監控計算機；所述微震傳感器為可回收式微震傳感器；所述第一連接機構為能使推桿相對微震傳感器擺動的連接機構；所述導入機構為三滾輪導入機構；本發明能夠滿足需要多個微震傳感器對深監測孔不同部位進行微震檢測的需要，解決了現有技術微震傳感器與監測孔有效接觸耦合難于保證和安裝方便性差等問題，提高了微震傳感器的監測準確性，降低了微震監測系統的工程成本。

技術領域

本發明屬于工程地質微震監測技術領域，具體涉及一種利用微震傳感器進行微震監控的系統。

背景技術

工程建設中的巖石(體)變形破壞，特別是巖爆動力災害，會直接危及工程的安全建設，甚至會造成災難性影響，因此對巖石(體)穩定性及巖爆動力災害進行有效監測和預測，是工程安全建設的重要內容之一。微震作為無損監測的一種重要手段，被用于工程建設中的巖石(體)穩定性及巖爆動力災害的監測與預測。

在地下工程圍巖開挖建設過程中，為了對可能出現的圍巖變形破壞和動力災害進行準確預測，微震監測傳感器需要在工程開挖前預先固定在被監測的圍巖區域。利用微震技術準確確定可能發生圍巖破壞和動力災害的部位，微震傳感器需呈三維空間分布的形式布置在被監測巖體周圍，并且布置的傳感器數量越多、分布越合理，監測效果相對越準確。為了實現對巖體開挖過程實時監測，需要在巖石(體)開挖前，利用鉆機在石(體)中鉆出監測孔，在監測孔中安裝微震傳感器。監測孔的深度取決于開挖的埋深和被監測范圍，監測孔的深度隨工程埋深、被監測范圍增加而增加，有的監測孔深達幾十米，甚至上百米。深度比較大的監測孔，通常需要使用多個微震傳感器對監測孔的不同部位進行微震監測，且監測孔越深，安裝的微震傳感器越多，由于監測孔上下很難保證同心，孔壁面很難一直光滑，因此微震傳感器的安裝越困難。

工程中微震監測傳感器的現場安裝，通常采取直接將微震傳感器放在監測孔中，依靠監測孔中殘留的水作為巖體和傳感器之間信號傳輸的介質，但該方法具有以下缺點：首先，監測孔方向必須向下，對于完全水平或向上有一定角度的監測孔，該方法不適用；其次，對于傾斜或向下的監測孔，需要巖體相對完整，監測孔內能將注入的水保持住而不沿監測孔中的裂隙流失，或者是從監測孔內向外有滲水，能確保傳感器始終處于水中，但是現場實際情況卻較難達到該要求；第三，水雖然可以作為信號傳輸的耦合介質，但水的密度較低，其傳輸效果不如直接與巖壁有效接觸。第四，由于液體只能傳輸縱波，不能傳輸橫波，而現場確定巖石破裂信號的位置通常又必須依靠橫波信號，故該方法導致大量監測信號丟失，監測結果的可靠性大大降低。

為了確保安置在監測孔中微震傳感器與監測孔壁之間有效耦合，有的在工程現場采用向監測孔內澆筑水泥，使傳感器和巖壁澆筑為一個整體。該方法又有以下缺點：其一，若澆筑后發現傳感器無信號或信號不好，無法進行檢查，為了確保監測效果，需要重新打孔和安裝新的微震傳感器，不僅費時費力，還導致經濟成本過高；其二，向監測孔內注入水泥漿，因監測孔較深，不僅傳感器安裝部位的注漿效果難以保障，可能會出現傳感器安裝部位未能實現效注漿的情況，會導致傳感器未與監測孔巖壁耦合而無監測信號，而且監測孔越深，澆筑的水泥凝固后的總收縮變形量越大，與水泥粘接在一起的信號傳輸線纜會因水泥收縮變形而承受拉力，導致不能有效傳輸信號；其三，監測孔內通常比較潮濕，澆筑后水泥漿凝固需要較長周期，會導致施工期限延長；其四，開挖過程中的炸藥放炮，可能會出現注漿面與巖壁面松弛，導致被監測信號傳輸的有效性降低；其五，安裝過程費時，費力，需要一系列專業注漿設備和注漿人員，需要大量人工。