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一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置的制作方法

文檔序號:5957753閱讀:237來源:國知局
專利名稱:一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及微震監(jiān)測領域,具體涉及一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,適用于微震監(jiān)測。
背景技術
微震(微地震)指的是局部范圍內(nèi)巖石自身累積的能量達到一定程度,在外界的擾動下誘發(fā)巖石內(nèi)部的裂紋開裂、破壞,累積的能量以彈性波形式釋放而產(chǎn)生的微震動。微震監(jiān)測技術是19世紀90年代發(fā)展起來的一種新的物探技術,該技術的原理是利用傳感器采集巖石裂紋萌生、擴展、滑移時內(nèi)部積聚的能量以應力波的形式釋放而產(chǎn)生的震動信號,記錄微震波形變化的過程與規(guī)律,通過分析微震波信息獲得巖體破壞的時間、位置、破壞的尺
寸、能量大小及非線性變形的演化規(guī)律等數(shù)據(jù),從而判斷、評估監(jiān)測范圍內(nèi)巖體的穩(wěn)定性,預測預報災害發(fā)生的時間和位置,為工程管理和災害防治提供技術支持。微震監(jiān)測技術與分析方法是現(xiàn)代計算機技術、現(xiàn)代通訊技術、GPS授時定位技術、地震學相關技術的綜合集成,上世紀九十年代以來,這些技術得到了迅猛發(fā)展,因此,微震監(jiān)測技術與分析方法近年來取得了突破性進展。加拿大、澳大利亞、美國、英國、南非以及波蘭都已進行了微地震監(jiān)測技術的研究,國內(nèi)50年代末期,北京門頭溝礦用當時中科院地球物理所研制的微震儀哈林地震儀改裝,監(jiān)測沖擊礦壓活動,記錄器采用熏煙走紙筆繪記錄,直到今天,經(jīng)過不斷對系統(tǒng)改進和發(fā)展,各個類型的微震監(jiān)測系統(tǒng)也已經(jīng)在國內(nèi)多個領域如雨后春筍般地建立起來,為巖爆、沖擊礦壓、滑坡等動力災害的防治提供了新的治理手段和技術。目前,已經(jīng)成為油氣田勘探開發(fā)、礦產(chǎn)資源勘探與開采、水電站邊坡建設、礦山露天開采以及其他重大巖石工程災害監(jiān)測與預報的重要手段。傳感器安裝與布置是影響微震監(jiān)測的重要因素之一,它不僅影響微震信號的監(jiān)測,而且對不同的源定位算法的定位速度、精度及定位結(jié)果的唯一性也有不同程度的影響。合理的傳感器安裝與布置方案不僅能夠更大范圍地監(jiān)測到更多有效微震信號,而且能使定位算法快速準確的確定聲微震源位置和時間。目前,工程應用中傳感器安裝,無論是單向傳感器還是三向傳感器,大多數(shù)是把傳感器作為一次性耗材埋入到監(jiān)測區(qū)域,無法回收再利用。這種安裝方法雖然監(jiān)測效果較好,但隨著工程的推進,不斷安裝新的傳感器勢必增加監(jiān)測費用的,造成很大的浪費,而且這種安裝方法傳感器一旦出現(xiàn)問題,也無法進行檢修與替換,進而影響監(jiān)測效果;部分采用先將傳感器通過快速凝結(jié)膠體固定在鉆孔底部,利用反向螺紋裝置進行回收(或者通過簡易機械裝置進行安裝與回收)方法,這種安裝方法在傳感器安裝深度不是很大,并且?guī)r石的完整性較好的前提下,具有較好的應用,但對于碎裂巖體深孔安裝其回收幾乎變?yōu)椴豢赡埽揖€路的安全性也將會受到很大的挑戰(zhàn)。因此,對于單向傳感器,在安裝深度比較大和巖體比較破碎的條件下,現(xiàn)有安裝方法存在以下困難1)深孔中難于實現(xiàn)單向傳感器與孔壁耦合良好;2)在開挖震動下破碎巖體中鉆孔容易塌孔、錯動、滑移導致傳感器電纜線易被損壞,且無法恢復,進而微震信號監(jiān)測;3)往往只能一個鉆孔內(nèi)安裝一個單向傳感器,難于實現(xiàn)全鉆孔、全方位安裝,使得微震監(jiān)測在信號接收上受到很大的影響;4)單向傳感器難于深孔安裝與回收,難以取得較好的監(jiān)測效果,進而影響了災害預測與預報的精度及增大了預測成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于針對現(xiàn)有技術存在的上述問題,提供一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置。本發(fā)明的上述目的通過以下技術方案實現(xiàn)
一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,包括埋設在巖體鉆孔中的套筒,在套筒內(nèi)各個預定深度與方向安裝有單向傳感器固定裝置,單向傳感器固定裝置包括中間接頭、楔體契合體、楔體、單向傳感器、抗拉電纜線、彈性壓合裝置和拉扯提升裝置, 中間接頭設置在套筒內(nèi)壁,楔體契合體與中間接頭連接且設置有楔體契合體母槽,楔體與楔體契合體母槽適配且與單向傳感器連接,抗拉電纜線與單向傳感器連接,
彈性壓合裝置包括彈簧固定柱、楔體契合體支撐柱和圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧,楔體上設置有楔體滑柱,彈簧固定柱和楔體契合體支撐柱均設置在楔體契合體上,圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧套設在楔體契合體支撐柱上,圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧包括第一引出端和第二引出端,第一引出端與彈簧固定柱連接,第二引出端搭設在楔體滑柱上并通過楔體滑柱將楔體壓緊在楔體契合體母槽內(nèi),第二引出端與拉扯提升裝置連接,
拉扯提升裝置包括提鈕和提升鋼絲繩,提鈕一端與第二引出端連接,另一端與提升鋼絲繩連接。如上所述的楔體與楔體契合體母槽的接觸面涂抹有凡士林層。如上所述的單向傳感器與楔體通過環(huán)氧樹脂固定連接;所述的楔體契合體與中間接頭通過環(huán)氧樹脂固定連接。如上所述的套筒外壁通過水泥砂漿層與巖體鉆孔內(nèi)壁連接。如上所述的套筒的外壁設置有嵌入到水泥砂漿層的定位柱。如上所述的套筒內(nèi)壁設置有內(nèi)螺紋,所述的中間接頭為圓筒狀且外徑與套筒的內(nèi)徑適配,中間接頭的外筒壁上設置有與內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明較好地解決了碎裂巖體中單向傳感器與孔壁之間難于耦合的問題;
2、本發(fā)明較好地解決了碎裂巖體中單向傳感器難于安裝與防護的問題,避免了單向傳感器安裝受地質(zhì)條件的限制;
3、本裝置的發(fā)明使多個單向傳感器在不同的鉆孔深度及方位上都能同時安裝,于此同時,通過接頭上的定位柱不僅可以實現(xiàn)傳感器與鉆孔壁的良好耦合,而且能夠保證整套裝置不僅可以在垂直鉆孔內(nèi)的安裝,也可以在其他傾斜鉆孔內(nèi)的安裝;
4、本發(fā)明較好地解決了單向傳感器在深孔中難于回收的問題,通過拽動提升鋼絲繩即可實現(xiàn)傳感器的回收,操作簡單方便。該裝置可廣泛用于水庫蓄水、核廢料儲存、溫室氣體地下儲存、地熱工程、露天邊坡安全運營、石油天然氣開采的斷層定向、油氣井采油穩(wěn)定性、礦山開采誘發(fā)的巖爆、頂板坍塌、地壓沖擊等災害的安全監(jiān)測、評估與管理。


圖I為本發(fā)明的整體縱剖面 圖2為本發(fā)明的整體俯視 圖3為本發(fā)明的單向傳感器固定裝置局部放大正視 圖4為本發(fā)明的單向傳感器固定裝置局部放大俯視 圖5為本發(fā)明的拉扯提升裝置與彈性壓合裝置的放大示意 圖6為套筒的結(jié)構示意 圖7為中間接頭與套筒的底部接頭的俯視圖;
圖8為套筒的剖面 圖9為套筒的底部接頭的剖面 圖10為楔體的正視 圖11為楔體的側(cè)視 圖12為楔體的俯視 圖13為楔體契合體的正視 圖14為楔體契合體的側(cè)視 圖15為楔體契合體的俯視 圖16為圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的正視 圖17為圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的俯視 圖18為提鈕的結(jié)構不意 圖19為繩扣的正視 圖20為繩扣的側(cè)視 圖21為彈性擋圈的結(jié)構示意 圖中1-巖體鉆孔;2_水泥砂漿層;3-套筒;4-中間接頭;5_單向傳感器;6-底部接頭;7_繩扣;8_彈性擋圈;9_楔體契合體;10_提鈕;11-提升鋼絲繩;12-抗拉電纜線;13-楔體;14_圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧;1401_第一引出端;1402_第二引出端;15_楔體滑柱;16-彈簧固定柱;17-楔體契合體支撐柱;18-定位柱;19_內(nèi)螺紋;20_內(nèi)接安裝面;21_外螺紋;22_滑槽;23_楔體契合體母槽;24_上提鈕孔;25_左提鈕孔;26_右提鈕孔。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細描述。一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,包括埋設在巖體鉆孔I中的套筒3,在套筒3內(nèi)各個預定深度與方向安裝有單向傳感器固定裝置,單向傳感器固定裝置包括中間接頭4、楔體契合體9、楔體13、單向傳感器5、抗拉電纜線12、彈性壓合裝置和拉扯提升裝置,
中間接頭4設置在套筒3內(nèi)壁,楔體契合體9與中間接頭4連接且設置有楔體契合體母槽23,楔體13與楔體契合體母槽23適配且與單向傳感器5連接,抗拉電纜線12與單向傳感器5連接,
彈性壓合裝置包括彈簧固定柱16、楔體契合體支撐柱17和圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14,楔體13上設置有楔體滑柱15,彈簧固定柱16和楔體契合體支撐柱17均設置在楔體契合體9上,圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14套設在楔體契合體支撐柱17上,圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14包括第一引出端1401和第二引出端1402,第一引出端1401與彈簧固定柱16連接,第二引出端1402搭設在楔體滑柱15上并通過楔體滑柱15將楔體13壓緊在楔體契合體母槽23內(nèi),第二引出端1402與拉扯提升裝置連接,
拉扯提升裝置包括提鈕10和提升鋼絲繩11,提鈕10 —端與第二引出端1402連接,另一端與提升鋼絲繩11連接。楔體13與楔體契合體母槽23的接觸面涂抹有凡士林層。單向傳感器5與楔體13通過環(huán)氧樹脂固定連接;所述的楔體契合體9與中間接頭 4通過環(huán)氧樹脂固定連接。套筒3外壁通過水泥砂漿層2與巖體鉆孔I內(nèi)壁連接。套筒3的外壁設置有嵌入到水泥砂漿層2的定位柱18。套筒3內(nèi)壁設置有內(nèi)螺紋19,所述的中間接頭4為圓筒狀且外徑與套筒3的內(nèi)徑適配,中間接頭4的外筒壁上設置有與內(nèi)螺紋19匹配的外螺紋。實施時,首先,將圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14固定在楔體契合體9的楔體契合體支撐柱17上,再將彈性擋圈8卡在楔體契合體支撐柱17的卡口處,接著把圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14的一端套在彈簧固定柱16上;其次,將單向傳感器5與楔體13通過環(huán)氧樹脂耦固在一起,在楔體13和楔體契合體9接觸面上涂抹一薄層凡士林,把楔體13放入楔體契合體母槽23中,使楔體滑柱15沿楔體契合體9的滑槽22向下滑動,將圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14的另一端緊壓在楔體滑柱15上,并將此圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14的端部置于左提鈕孔25中,并通過繩扣7將其固定;同樣方法安裝另一個圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14,從而將楔體13緊固在楔體契合體9上;接著,將提升鋼絲繩11穿入上提鈕孔24中,并固定;再接著,用環(huán)氧樹脂將楔體契合體9與中間接頭4的內(nèi)接安裝面20耦固在一起,至此,完成了單向傳感器5在中間接頭4上的安裝。以相同的方式完成單向傳感器5在底部接頭6上的安裝,然后,通過套筒3將中間接頭4和底部接頭6連接起來,并把提升鋼絲繩11及單向傳感器5的抗拉電纜線12引出套筒3,形成一個底部封閉的微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置。最后,用水泥砂漿層2將巖體鉆孔I與安裝及回收裝置良好藕固,完成整個系統(tǒng)的安裝;回收時,拽動提升鋼絲繩11,通過提鈕10使圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧14的一端抬起,同時拉動單向傳感器5上的抗拉電纜線12,直至楔體13完全脫離楔體契合體9,然后將單向傳感器5回收至地面,以相同方式完成其它單向傳感器5的回收。( I)為了實現(xiàn)在碎裂巖體中單向傳感器與巖壁良好耦合,本裝置將單向傳感器與楔體、楔體契合體、及接頭耦固連接在一起,然后將接頭與套筒連接,再通過水泥砂漿將將其與鉆孔壁耦固,實現(xiàn)了單向傳感器與孔壁之間的良好耦合。(2)為了保護碎裂巖體中單向傳感器及其電纜線,本裝置通過套筒與接頭形成封閉直筒,在直筒與孔壁通過水泥砂漿耦合,單向傳感器及其電纜線位于直筒內(nèi),不受惡劣地質(zhì)條件的影響;(3)為了實現(xiàn)多個單向傳感器在單個鉆孔內(nèi)全方位的安裝,本裝置通過使用不同長度的套筒以調(diào)節(jié)接頭在鉆孔內(nèi)的深度,同時通過將單向傳感器安裝在接頭內(nèi)不同的接觸面上,實現(xiàn)了單向傳感器不同方位的安裝,其次,接頭上的定位柱不僅可以實現(xiàn)接頭處與孔壁的耦合良好,而且可以實現(xiàn)整套裝置不受鉆孔傾角的限制,以達到單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝的目的;(4)為了實現(xiàn)對單向傳感器的回收,本裝置通過拉動鋼絲繩以解除圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧對楔體的固定,可使單向傳感器及楔體聯(lián)合體與楔體契合體完全分離,操作方便。其次,如若由于一些極惡劣突發(fā)因素,導致個別單向傳感器無法回收,本發(fā)明合理的結(jié)構設計足以保證接頭內(nèi)余留的空間可以順利回收其其下方其他單向傳感器,較好地解決了深孔內(nèi)單向傳感器難于回收的問題。本文中所描述的具體實施實例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施實例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方 式替代,但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求
1.一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,包括埋設在巖體鉆孔(O中的套筒(3),其特征在于,在套筒(3)內(nèi)各個預定深度與方向安裝有單向傳感器固定裝置,單向傳感器固定裝置包括中間接頭(4)、楔體契合體(9)、楔體(13)、單向傳感器(5)、抗拉電纜線(12 )、彈性壓合裝置和拉扯提升裝置, 中間接頭(4)設置在套筒(3)內(nèi)壁,楔體契合體(9)與中間接頭(4)連接且設置有楔體契合體母槽(23),楔體(13)與楔體契合體母槽(23)適配且與單向傳感器(5)連接,抗拉電纜線(12)與單向傳感器(5)連接, 彈性壓合裝置包括彈簧固定柱(16)、楔體契合體支撐柱(17)和圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧(14),楔體(13)上設置有楔體滑柱(15),彈簧固定柱(16)和楔體契合體支撐柱(17)均設置在楔體契合體(9)上,圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧(14)套設在楔體契合體支撐柱(17)上,圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧(14)包括第一引出端(1401)和第二引出端(1402),第一引出端(1401)與彈簧 固定柱(16)連接,第二引出端(1402)搭設在楔體滑柱(15)上并通過楔體滑柱(15)將楔體(13)壓緊在楔體契合體母槽(23)內(nèi),第二引出端(1402)與拉扯提升裝置連接, 拉扯提升裝置包括提鈕(10)和提升鋼絲繩(11),提鈕(10)—端與第二引出端(1402)連接,另一端與提升鋼絲繩(11)連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,其特征在于所述的楔體(13)與楔體契合體母槽(23)的接觸面涂抹有凡士林層。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,其特征在于所述的單向傳感器(5)與楔體(13)通過環(huán)氧樹脂固定連接;所述的楔體契合體(9)與中間接頭(4)通過環(huán)氧樹脂固定連接。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,其特征在于所述的套筒(3 )外壁通過水泥砂漿層(2 )與巖體鉆孔(I)內(nèi)壁連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,其特征在于所述的套筒(3)的外壁設置有嵌入到水泥砂漿層(2)的定位柱(18)。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,其特征在于所述的套筒(3)內(nèi)壁設置有內(nèi)螺紋(19),所述的中間接頭(4)為圓筒狀且外徑與套筒(3)的內(nèi)徑適配,中間接頭(4)的外筒壁上設置有與內(nèi)螺紋(19)匹配的外螺紋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微震單向傳感器碎裂巖體全方位深孔安裝及回收裝置,包括埋設在巖體鉆孔中的套筒,在套筒內(nèi)各個預定深度與方向安裝有單向傳感器固定裝置,所述的單向傳感器固定裝置包括與套筒內(nèi)螺紋連接的中間接頭、與中間接頭連接并設置有楔體契合體母槽的楔體契合體、與楔體契合體母槽適配的楔體、與楔體連接的單向傳感器、與單向傳感器連接的抗拉電纜線、固定在楔體契合體上且一端將楔體壓緊在楔體契合體母槽內(nèi)的彈性壓合裝置、以及與彈性壓合裝置的圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的第二引出端連接且用于釋放楔體的拉扯提升裝置。本發(fā)明安裝不受惡劣地質(zhì)條件及鉆孔傾角的限制;可以實現(xiàn)碎裂巖體內(nèi)垂直孔和傾斜孔的安裝;單向傳感器易回收。
文檔編號G01V1/20GK102854525SQ201210347198
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權日2012年9月18日
發(fā)明者陳炳瑞, 陳東方, 馮夏庭 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所
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