CN105738945A - 一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，包括传感器，还包括对接壳体，对接壳体的底部与传感器可拆卸式连接，对接壳体的顶端设置有环氧树脂固定孔，环氧树脂固定孔内设置有环氧树脂胶体，还包括托盘，托盘上固定有杯子，杯子内设置混凝土或环氧树脂，托盘上设置有用于插入到环氧树脂胶体内的第二螺纹杆。本发明较好地解决了上倾式钻孔中传感器与孔壁之间难于耦合的问题；解决了上倾式钻孔中传感器难于安装的问题，避免了传感器安装受钻孔角度与重力的限制；便于传感器回收。

Description

一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置

技术领域

本发明涉及微震监测领域，尤其涉及一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置。适用于水库蓄水、核废料储存、温室气体地下储存、地热工程、露天边坡安全运营、石油天然气开采的断层定向、油气井采油稳定性、矿山开采诱发的岩爆、顶板坍塌、地压冲击等灾害的安全监测、评估与管理。

背景技术

微震（微地震）是一种小型的地震，是局部范围内岩石自身累积的能量达到一定程度，在外界的扰动下诱发岩石内部的裂纹开裂、破坏，累积的能量以弹性波形式释放而产生的微震动。微震监测技术是岩石工程灾害监测与防控的重要手段之一，是以声发射学和地震学为基础，通过观测分析生产活动中产生的微小地震事件来监测生产活动的影响范围及地下岩体状态的地球物理勘探技术。该技术的原理是利用传感器采集岩石裂纹萌生、扩展、滑移时内部积聚的能量以应力波的形式释放而产生的震动信号，记录微震波形变化的过程与规律，通过分析微震波信息获得岩体破坏的时间、位置、破坏的尺寸、能量大小及非线性变形的演化规律等数据，从而判断、评估监测范围内岩体的稳定性，预测预报灾害发生的时间和位置，为工程管理和灾害防治提供技术支持。

微震监测技术与分析方法是现代计算机技术、现代通讯技术、GPS授时定位技术、地震学相关技术的交叉学科，经过半个世纪的发展，微地震监测技术在多种地下工程中的应用越来越广泛。加拿大、澳大利亚、美国、英国、南非以及波兰都已进行了微地震监测技术的研究，经过不断对系统改进和发展,各个类型的微震监测系统也已经在国内多个领域如雨后春笋般地建立起来,为岩爆、冲击矿压、滑坡等动力灾害的防治提供了新的治理手段和技术。目前，已经成为油气田勘探开发、矿产资源勘探与开采、水电站边坡建设、矿山露天开采以及其他重大岩石工程灾害监测与预报的重要手段。

传感器安装方法是影响微震监测的重要因素之一，它不仅影响微震信号的监测，而且对微震信号的识别及P波和S波拾取精度有着很大的影响。合理的传感器安装方法不仅能够更大范围地监测到更多有效微震信号，而且能快速准确的识别到微震信号及其P波和S波到时，对于定位算法快速准确的确定微震源位置和时间是非常重要的。

目前，工程应用中传感器安装方法有多种，大致可分为两类，一是不可回收安装方法，该方法无论单向传感器还是三向传感器，把传感器作为一次性耗材直接埋入到监测区域，不进行回收再利用。这种安装方法虽然监测效果较好，但随着工程的推进，不断安装新的传感器势必增加监测费用的，造成很大的浪费，而且这种安装方法传感器一旦出现问题，也无法进行检修与替换，进而影响监测效果；二是可回收安装方法，该类方法多是针对特定的工程情况而设计，比如碎裂岩体全方位深孔安装与回收、含水软弱岩土体深孔安装与回收、钻孔底部反向螺纹安装与回收、楔形体简易机械安装与回收等，这些安装与回收方法尚未涉及上倾式钻孔三向刚接触传感器安装与回收，对于上倾式钻孔现有安装与回收技术尚存在以下困难与不足：1）难以实现传感器三个方向与孔壁耦合良好，使微震监测在信号接收上受到很大的影响，造成宝贵数据的丢失，从而影响了灾害预测与预报的精度；2）由于重力、耦合剂、连接等各种原因，传感器在上倾式钻孔中容易脱落，传感器存在较大的损毁风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置。本发明解决上倾式钻孔中，传感器受重力等因素与孔壁三个方向刚性接触耦合的安装与回收问题。

一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，包括传感器，还包括对接壳体，对接壳体的底部与传感器可拆卸式连接，对接壳体的顶端设置有环氧树脂固定孔，环氧树脂固定孔内设置有环氧树脂胶体，还包括托盘，托盘上固定有杯子，杯子内设置混凝土或环氧树脂，托盘上设置有用于插入到环氧树脂胶体内的第二螺纹杆。

一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，还包括挤压卡位件，挤压卡位件的顶部开设有钢球导槽，钢球导槽内嵌入有钢球，钢球能沿钢球导槽往复运动，钢球通过钢球连接件与托盘底部连接，所述的对接壳体为圆台形，对接壳体的外侧设置有对接壳体下齿牙，挤压卡位件与对接壳体相对的一侧的形状与对接壳体外侧的形状适配，挤压卡位件与对接壳体相对的一侧上设置有挤压卡位件上齿牙。

如上所述的挤压卡位件为多个，各个挤压卡位件的钢球导槽的延伸线与对接壳体的轴线相交，各个挤压卡位件能朝对接壳体的轴线滑动合拢为圆柱体。

如上所述的对接壳体的底部固定有第一螺纹杆，传感器的顶部设置有与第一螺纹杆适配的传感器固定洞孔，传感器的头部为六角方头，还包括钢管，钢管的顶部设置有与传感器头部的六角方头适配的内六角方孔，钢管的底部设置有手操摇杆。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明较好地解决了上倾式钻孔中传感器与孔底、孔壁之间难于耦合的问题；

2、本发明较好地解决了上倾式钻孔中传感器难于安装的问题，避免了传感器安装受钻孔角度与重力的限制；

3、本装置通过第一螺纹杆与传感器的连接、第二螺纹杆与对接壳体的连接，很好的实现了传感器与安装装置之间的刚性接触，大大的提高了收集的数据可靠性；

4、本装置通过对接壳体和钢球在挤压卡位件钢球导槽中的运动张开与孔壁连接，很好的实现了本装置与钻孔的耦合，很大程度上提高了对数据采集的能力；

5、本发明较好地解决了传感器在深孔中难于回收的问题，扭转钢管底端的手操摇杆，通过反向螺纹装置，使传感器脱离安装装置进而回收，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明的使用状态一的正视图；

图2为本发明的使用状态二的正视图；

图3为本发明回收杆与传感器的俯视图；

图4为本发明回收杆与传感器的正视图；

图5为本发明六角方块俯视图；

图6为图1的整体俯视图；

图7为图1中托盘以下的俯视图；

图8为图1中钢球导槽侧视图；

图9为挤压卡位件的内侧图；

图10为托盘仰视图；

图11为本发明第一螺纹杆的结构示意图。

图中：1-传感器；2-传感器固定洞孔；3-第一螺纹杆；4-对接壳体；5-对接壳体底部洞孔；6-环氧树脂固定孔；7-环氧树脂胶体；8-对接壳体下齿牙；9-挤压卡位件；10-挤压卡位件上齿牙；11-钢球导槽；12-钢球；13-钢球连接件；14-托盘；15-第二螺纹杆；16-螺纹帽；17-杯子；18-混凝土或环氧树脂；19-手操摇杆；20-钢管；21-六角方头；22-孔壁，23-内六角方孔；24-六角方块；25-钢管洞孔。

具体实施方式

下面结合附图及实例详细说明本发明的实施方式。

一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，包括传感器1，还包括对接壳体4，对接壳体4的底部与传感器1可拆卸式连接，对接壳体4的顶端设置有环氧树脂固定孔6，环氧树脂固定孔6内设置有环氧树脂胶体7，还包括托盘14，托盘14上固定有杯子17，杯子17内设置混凝土或环氧树脂18，托盘14上设置有用于插入到环氧树脂胶体7内的第二螺纹杆15。

一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，还包括挤压卡位件9，挤压卡位件9的顶部开设有钢球导槽11，钢球导槽11内嵌入有钢球12，钢球12能沿钢球导槽11往复运动，钢球12通过钢球连接件13与托盘14底部连接，所述的对接壳体4为圆台形，对接壳体4的外侧设置有对接壳体下齿牙8，挤压卡位件9与对接壳体4相对的一侧的形状与对接壳体4外侧的形状适配，挤压卡位件9与对接壳体4相对的一侧上设置有挤压卡位件上齿牙10。

挤压卡位件9为多个，各个挤压卡位件9的钢球导槽11的延伸线与对接壳体4的轴线相交，各个挤压卡位件9能朝对接壳体4的轴线滑动合拢为圆柱体。

对接壳体4的底部固定有第一螺纹杆3，传感器1的顶部设置有与第一螺纹杆3适配的传感器固定洞孔2，传感器1的头部为六角方头21，还包括钢管20，钢管20的顶部设置有与传感器1头部的六角方头21适配的内六角方孔23，钢管20的底部设置有手操摇杆19。

一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，包括连接在传感器底部的传感器固定装置和回收杆两大部分。传感器固定装置包括：第一螺纹杆3、对接壳体4、环氧树脂7、挤压卡位件9、钢球导槽11、钢球12、钢球连接件13、托盘14、第二螺纹杆15、螺纹帽16、杯子17、混凝土或环氧树脂18；回收杆包括：手操摇杆19、钢管20，六角方块24、钢管洞孔25。

对接壳体4的底端的对接壳体底部洞孔5与第一螺纹杆3连接，传感器1与对接壳体4底端的第一螺纹杆3连接，对接壳体4的外侧设置有对接壳体下齿牙8，挤压卡位件9与对接壳体4相对的一侧的形状与对接壳体4外侧的形状适配，挤压卡位件9与对接壳体4相对的一侧上设置有挤压卡位件上齿牙10挤压卡位件9的顶端设有钢球导槽11（作为一种优选方案，挤压卡位件9为4个,钢球导槽11与挤压卡位件9个数一致）,钢球导槽11中均镶嵌有钢球12，托盘14底端均设置有钢球连接件13（钢球连接件13与挤压卡位件9个数一致），每个钢球连接件13的底端分别与对应的钢球12连接，杯子17与托盘14连接，

杯子17内盛混凝土或环氧树脂18，杯子17内侧底部设置有螺纹帽16与一端穿过托盘14的底部的第二螺纹杆15连接。

钢球导槽11的横截面包括矩形和圆形两个部分，钢球连接杆13在钢球导槽11横截面为矩形的部分滑动，且与圆柱形中镶嵌的钢球12连接，钢球12在钢球导槽11横截面为圆形的部分滑动，钢球导槽11的深度为挤压卡位件9的高度的1/4，合拢后的挤压卡位件9外部呈圆柱状，内设有挤压卡位件上齿牙10，作为一种优选方案，挤压卡位件9为四个，托盘14通过四个钢球连接杆13与钢球12将四个挤压卡位件9衔接成一个整体。

对接壳体4四周设置有下齿牙8，挤压卡位件9四周设有与对接壳体9上对接壳体下齿牙8相适配的挤压卡位件上齿牙10。

对接壳体4上的环氧树脂固定孔6中设置有环氧树脂胶体7，对接壳体4与挤压卡位件9完全咬合之后，第二螺纹杆15插入环氧树脂胶体7中，托盘14与对接壳体4连接。

对接壳体4的底端设置有对接壳体底部洞孔5，与第一螺纹杆3一端连接，传感器1一端的传感器固定洞孔2与第一螺纹杆3的另一端连接。

作为一种优选方案，钢管20为多个，钢管20的两端均设置有与传感器1另一端的六角方头21适配的内六角方孔23，最下面手持的钢管20底端设置有手操遥杆19可穿过的洞孔25，且各个钢管20通过内适配的六角方块24连接固定，即六角方块24两端设置在相邻的钢管20的内六角方孔23内。

实施时，首先，将传感器固定洞孔2与第一螺纹杆3连接起来，再将第一螺纹杆3与对接壳体4上的对接壳体底部洞孔5连接，对接壳体下齿牙8与挤压卡位件上齿牙10相互咬合在一起、钢球导槽11设置在挤压卡位件9上、环氧树脂固定孔6里灌满环氧树脂胶体7、托盘14上通过杯子17里的螺纹帽16固定第二螺纹杆15；然后，将几根钢管20通过内适配的六角方块24连接固定在传感器1的六角方头21上、手操摇杆19插在最底端手持钢管20的钢管洞孔25中，然后推动整个安装与回收装置，直至杯子17内的混凝土或环氧树脂18与钻孔底部良好耦合，然后慢慢推动手操摇杆19，传感器1往洞底慢慢移动直至对接壳体4至最底端时，挤压卡位件9也往洞壁扩展开来直至与孔壁22紧紧靠在一起；其次，环氧树脂固定孔6里灌满环氧树脂胶体7与托盘14上固定的第二螺纹杆15结合在一起，等一段时间环氧树脂胶体7完全凝结，它们将牢牢耦固在一起，这样，也就达到三向刚接触固定的效果了。最后，要回收时，通过摇动手操摇杆19将传感器1与对接外壳4分离开来，随后取出传感器就达到传感器回收的目的了。

（1）为了实现上倾式三向刚接触传感器与岩壁良好的耦合，本装置将传感器与对接壳体、挤压卡位件、钢球导槽及托盘耦固连接在一起，然后，对接壳体洞里灌满的环氧树脂与托盘上固定的第二螺纹杆结合在一起，再通过托盘上的杯子装有混凝土或环氧树脂将其与钻孔底耦合，这样传感器与整个传感器固定装置牢牢耦固在一起，成为一个整体，实现了传感器与孔壁刚接触三向的良好耦合。

（2）为了实现对传感器的回收，本装置通过旋转手操摇杆以将传感器与对接壳体通过螺纹杆分离开，操作方便。此方法，较好地解决了上倾式深孔内传感器难于回收的问题。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，包括传感器（1），其特征在于，还包括对接壳体（4），对接壳体（4）的底部与传感器（1）可拆卸式连接，对接壳体（4）的顶端设置有环氧树脂固定孔（6），环氧树脂固定孔（6）内设置有环氧树脂胶体（7），还包括托盘（14），托盘（14）上固定有杯子（17），杯子（17）内设置混凝土或环氧树脂（18），托盘（14）上设置有用于插入到环氧树脂胶体（7）内的第二螺纹杆（15）。

2.根据权利要求1所述的一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，其特征在于，还包括挤压卡位件（9），挤压卡位件（9）的顶部开设有钢球导槽（11），钢球导槽（11）内嵌入有钢球（12），钢球（12）能沿钢球导槽（11）往复运动，钢球（12）通过钢球连接件（13）与托盘（14）底部连接，所述的对接壳体（4）为圆台形，对接壳体（4）的外侧设置有对接壳体下齿牙（8），挤压卡位件（9）与对接壳体（4）相对的一侧的形状与对接壳体（4）外侧的形状适配，挤压卡位件（9）与对接壳体（4）相对的一侧上设置有挤压卡位件上齿牙（10）。

3.根据权利要求2所述的一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，其特征在于，所述的挤压卡位件（9）为多个，各个挤压卡位件（9）的钢球导槽（11）的延伸线与对接壳体（4）的轴线相交，各个挤压卡位件（9）能朝对接壳体（4）的轴线滑动合拢为圆柱体。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种上倾式三向刚接触孔装传感器安装及回收装置，其特征在于，所述的对接壳体（4）的底部固定有第一螺纹杆（3），传感器（1）的顶部设置有与第一螺纹杆（3）适配的传感器固定洞孔（2），传感器（1）的头部为六角方头（21），还包括钢管（20），钢管（20）的顶部设置有与传感器（1）头部的六角方头（21）适配的内六角方孔（23），钢管（20）的底部设置有手操摇杆（19）。