[發明專利]在破碎易塌孔巖體中安裝和回收微震傳感器的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910033928.2
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109709599B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 張鵬海;程關文;楊天鴻;朱萬成;李連崇;牛雷雷
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/20
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 任凱

本發明涉及在破碎易塌孔巖體中安裝和回收微震傳感器的裝置及方法。技術方案如下：包括空心連接桿、固定氣囊、固定接頭、高壓膠管和彈簧，空心連接桿的中心為通孔，空心連接桿的兩端分別設有前端頭和尾端頭，固定氣囊套裝在空心連接桿上且位于所述前端頭和尾端頭之間，所述前端頭的中心設有凹槽，所述彈簧設置在所述凹槽內；固定接頭固定安裝在所述尾端頭上，固定接頭設有J形卡槽和豁口；高壓膠管固定安裝在所述尾端頭上且與固定氣囊內部連通，高壓膠管上設有氣閥；微震傳感器卡裝在所述凹槽中，微震傳感器的信號線穿過空心連接桿的通孔由所述豁口穿出。本發明能夠避免因鉆孔內巖塊脫落或鉆孔坍塌等造成微震傳感器耦合效果降低及無法回收的問題。

技術領域

本發明屬于礦山開采技術領域，具體涉及一種在破碎易塌孔巖體中安裝和回收微震傳感器的裝置及方法。

背景技術

我國經濟的高速增長極大地刺激了資源、能源的開發，其中大部分涉及巖石工程。然而，由于中國大陸較為復雜的地質條件，巖石工程建設過程中冒頂、塌方以及突水等工程地質災害事故頻發，造成人員傷亡、設備損失、工期延誤和工程失效等大量不良后果。據不完全統計，我國礦山每年發生的地質災害超過200起，死亡幾百人。因此，為了降低巖石工程建設過程中的人員、財產損失，巖體穩定性評價與工程地質災害預報十分必要。

由于巖石介質的非均勻性質，任何巖體在宏觀破壞前都會產生許多細小的微破裂。這些微破裂會以應變能釋放的形式產生彈性波，并可被安裝在一定范圍內的微震傳感器接收。利用多個傳感器接收這種彈性波，通過反演方法就可以得到巖體內微破裂發生的時刻、位置等參數，根據參數的變化有可能推斷巖石破裂的發展趨勢，從而有可能對巖石破壞及失穩的發生進行提前預報。近年來微震監測技術已逐漸被世界各國所重視，并在國內外一些巖體工程中得到應用。中國國家安全監管總局2010年出臺了在金屬非金屬地下礦山須安裝安全避險“六大系統”的規定，微震監測技術作為可滿足“六大系統”中地壓監測監控系統相關要求的有力工具己逐漸在國內礦山中開始了大規模應用。

微震監測的由微震傳感器、采集儀及數據處理系統組成。微震傳感器采集的微震信號經由電纜傳至采集儀，并進行信號的A/D轉換后輸出至數據處理系統，其中微震傳感器是接收數據的基礎硬件，直接放置于巖體鉆孔之中，與巖體表面直接接觸，微震傳感器與巖體表面間的耦合效果直接決定了微震數據的采集效果，對基于微震監測數據評價巖體穩定性具有重要影響，安裝后量化耦合效果困難。

另外，具有優良性能的單分量微震傳感器單價一般在5000元以上，某些進口的高端三分量微震傳感器單價甚至超過10000元，，監測礦山一般會使用6-8個微震傳感器，國內最多的使用了80只，因此在保證監測效果的前提下完成監測任務后盡可能多的回收傳感器是可以大大降低成本。有些情況需要隨著工作面的推進不斷移動傳感器，如果不能回收則增加大量成本。但破碎巖體及軟弱巖體中，成孔后極易落石卡孔及孔徑變小等現象，造成傳感器無法直接取出。

發明內容

本發明提供一種在破碎易塌孔巖體中安裝和回收微震傳感器的裝置及方法，能夠將微震傳感器快速安全的安裝在易塌孔巖體中的同時給予孔壁及傳感器傳感器一定支撐力，避免因鉆孔內巖塊脫落或鉆孔坍塌等造成微震傳感器耦合效果降低及無法回收的問題；不僅在需要長時間連續監測的情況下，最大限度的保障傳感器的使用壽命及監測效果，而且還可以在監測工作完成后，高效的回收微震傳感器與固定氣囊，供再次使用，提高微震傳感器利用率的同時降低了監測成本；另外還可以在微震傳感器安裝過程中量化微震傳感器、巖體間的相互作用力，實現對微震傳感器耦合效果的評價。

本發明的技術方案如下：