CN107121697A - 一种岩爆监测声学传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种岩爆监测声学传感器，包括声发射探头、探头安装机构和将声发射探头与探头安装机构的组合体传送至被监测岩体钻孔内设定位置的传送机构，声发射探头安装机构主要由套筒组件、导向组件、端盖和弹簧组成；导向组件与套筒组件或端盖之间为可插拔式连接，组装后的探头安装机构将声发射探头锁定在套筒组件的探头套筒内，套筒组件弹性套筒内的弹簧处于压缩状态。本发明通过导向组件与套筒组件或端盖之间的可插拔式连接配合，并利用弹簧的弹性恢复力作用，实现对导向组件和探头组件移动方向的控制，从而解决了声发射探头有效安装和耦合的难题，不仅便于传送声发射探头，而且可以确保声发射探头与钻孔孔壁的耦合效果。

Description

一种岩爆监测声学传感器
技术领域
本发明属于工程建设中的岩石(体)工程安全监测技术领域，涉及一种岩爆监测声学传感器。
背景技术
工程建设中的岩石(体)变形破坏，特别是岩爆动力灾害，会直接危及工程的安全建设，甚至会造成灾难性影响，因此对岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害进行有效监测和预报，是工程安全建设的重要内容之一。目前，声发射作为无损监测的一种重要手段，被用于工程建设中的岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害的监测与预报。
在地下工程围岩开挖建设过程中，为了对可能出现的围岩变形破坏和动力灾害进行准确预测，声发射传感器需要在工程开挖前预先呈三维空间分布的形式布置在被监测的围岩区域，并且布置的传感器数量越多，监测效果相对越准确。
在具体实现方式中，需要在岩石(体)开挖前，利用钻机在石(体)中钻孔，钻孔深度随工程埋深、被监测范围增加而增加；然而钻孔越深，声发射传感器安装越困难。目前，声发射传感器安装方式主要包括以下几种：
(1)在工程现场，直接将声发射探头放在钻孔中，依靠钻孔中残留的液体介质(如水)作为岩体和声发射探头之间信号传输的介质，声发射探头将接收到的探测信号通过线缆传输到地面监测系统；但这种方法存在以下弊端：①这种实现方式仅适合于方向向下的钻孔，而对于完全水平或向上有一定角度的钻孔，由于难以贮存介质而不适用；即使对于向下的钻孔，仍需要钻孔周围的岩体相对完整，从而避免传输介质从钻孔裂隙流失或渗出，确保声发射探头始终处于传输介质中，但是现场实际情况却较难达到该要求，从而影响监测效果；②虽然岩体与声发射探头之间的液体可以作为信号传输的耦合介质，但液体的密度一般相对较低，其信号传输效果不如直接将声发射探头与岩壁有效接触所接收到的探测信号。
(2)另一种实现方式是采用简易固定安装装置，将声发射探头固定在装置内部，然后用刚性的不可活动的金属传输杆将固定装置送至安装部位后，用压力将声发射探头顶出后与钻孔岩壁接触，实现固定。使用此种装置存在以下不足：①由于固定安装装置与钻孔孔壁之间的距离很近，因此需要固定安装装置与钻孔基本为同心结构，且需要孔壁光滑，但实际施工中这些要求难以保障；②由于固定安装装置尺寸较大，只适用于直径较大的钻孔，导致钻孔成本升高；③整个传输杆和安装装置在钻孔中是通过用力硬性插入到钻孔中，不仅摩擦力大，容易磨坏线缆或声发射探头，还容易被卡到钻孔中，无法送至需要安装的部位；④由于是将固定安装装置通过外力，将其硬性插入钻孔中，因此安装过程不仅费时费力，而且工作效率极低；⑤因钻孔孔壁为圆柱形面，而声发射探头端面为平面，如何确保声发射探头端面有效与钻孔孔壁耦合，也是实际应用中需解决的难题。
基于上述各种实现方式中存在的弊端和缺陷，导致声发射探测在岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害监测的应用推广过程中受到一定限制。
因而，如何便捷、有效地将声发射探头安装在钻孔中，并使安装后的声发射探头有效与孔壁耦合，仍是目前现场监测和研究的难点，缺乏相关测试方法和技术支撑。
发明内容
本发明的目的旨在针对现有技术中的不足，提供一种岩爆监测声学传感器，不仅安装方便，而且易于使声发射探头与钻孔孔壁实现有效耦合，确保声发射探头探测信号的有效性。
本发明所述岩爆监测声学传感器，包括声发射探头、探头安装机构和将声发射探头与探头安装机构的组合体传送至被监测岩体钻孔内设定位置的传送机构，声发射探头的数量至少为一个，探头安装机构的数量与声发射探头的数量相同；所述探头安装机构主要由套筒组件、导向组件、端盖、弹簧、限位销和连接组件组成；所述套筒组件包括探头套筒和弹簧套筒，探头套筒为下端封闭、上端开口的筒体，探头套筒的内孔与声发射探头为间隙配合，下端面为与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面，上端筒壁设置有供声发射探头的线缆接头伸出的一个或两个槽口，若为两个槽口，两槽口相对于探头套筒的中心线呈轴对称分布，弹簧套筒为下端封闭、上端开口的筒体，其数量为两个，两弹簧套筒相对于探头套筒的中心线呈轴对称固定在探头套筒外壁，且两弹簧套筒的中心线在水平面投影的连线与所述槽口的中心线在水平面的投影垂直；所述端盖为与探头套筒上端面的形状和尺寸匹配的板状体，或者端盖由盖板和盖板顶面设置的连接件构成，盖板与探头套筒上端面的形状和尺寸匹配，连接件上设有供限位销穿过的过孔；所述导向组件由支承板和两根上部段设置有轴肩的导向杆构成，若端盖为板状体，支承板为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面是平面的结构，两根导向杆的轴肩之上部段设置有第二插销孔，两弹簧套筒的上端设置有第一插销孔，若端盖由盖板和盖板顶面设置的连接件构成，支承板为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面为平面的结构，且支承板中心部位设置有与端盖连接件形状和尺寸匹配的中心孔，该中心孔的孔壁设置有第三插销孔，两根导向杆的轴肩之上部段和两弹簧套筒的上端均不再设插销孔，两根导向杆相对于支撑板的中心线呈轴对称固定在支承板底面，两根导向杆中心线之间的间距与两个弹簧套筒中心线之间的间距相同；所述连接组件为两套，两套连接组件以探头套筒的中心线为对称轴对称安装在探头套筒外壁上，且两套连接组件的中心线在水平面的投影与两个弹簧套筒的中心线在水平面投影的连线垂直；声发射探头安装在探头套筒内，其线缆接头从探头套筒筒壁设置的槽口伸出，所述弹簧的数量为两根，两根弹簧分别装入两个弹簧套筒内，其下端与弹簧套筒的底壁接触；若端盖为板状体，端盖覆盖在探头套筒上端面并与探头套筒为可拆卸式连接，导向组件的两根导向杆分别与两根弹簧组合，它们轴肩的下环面分别与两根弹簧的上端接触，限位销为两根，分别连接有绳索，两根限位销分别插入两弹簧套筒设置的第一插销孔和两导向杆设置的第二插销孔将弹簧套筒与导向杆连接后使两根弹簧处于压缩状态；若端盖由盖板和盖板顶面设置的连接件构成，端盖的盖板覆盖在探头套筒上端面并与探头套筒为可拆卸式连接，导向组件的支承板套装在端盖的连接件上，其底面与端盖的盖板接触，限位销为一根，连接有绳索，限位销插入支承板所设第三插销孔和端盖连接件所设过孔将支承板和端盖连接后使两根弹簧处于压缩状态；传送机构与安装在探头套筒上的连接组件连接。
上述岩爆监测声学传感器，可以通过多种方式实现套筒组件与导向组件之间的可插拔式连接，本发明采用的具体实现方式包括以下两种：(1)端盖为与探头套筒上端面的形状和尺寸匹配的板状体，导向组件支承板为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面是平面的结构，两根导向杆的轴肩之上部段设置有第二插销孔，两弹簧套筒的上端设置有第一插销孔；端盖覆盖在探头套筒上端面并与探头套筒为可拆卸式连接，导向组件的两根导向杆分别与两根弹簧组合，它们轴肩的下环面分别与两根弹簧的上端接触，两根限位销分别插入两弹簧套筒设置的第一插销孔和两导向杆设置的第二插销孔，将弹簧套筒与导向杆连接后使两根弹簧处于压缩状态；(2)端盖由盖板和盖板顶面设置的连接件构成，支承板为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面为平面的结构，且支承板中心部位设置有与端盖连接件形状和尺寸匹配的中心孔，该中心孔的孔壁设置有第三插销孔，两根导向杆的轴肩之上部段和两弹簧套筒的上端均不再设插销孔，两根导向杆相对于支撑板的中心线呈轴对称固定在支承板底面，两根导向杆中心线之间的间距与两个弹簧套筒中心线之间的间距相同；端盖的盖板覆盖在探头套筒上端面并与探头套筒为可拆卸式连接，导向组件的支承板套装在端盖的连接件上，其底面与端盖的盖板接触，限位销插入支承板所设第三插销孔和端盖连接件所设过孔，将支承板和端盖连接后使两根弹簧处于压缩状态。
上述岩爆监测声学传感器，弹簧套筒上的第一插销孔位于轴肩的上方，这样便可避免弹簧套筒与导向杆对接过程中弹簧浮动所产生的影响。
上述岩爆监测声学传感器，为了使探头安装机构与钻孔孔壁的有效接触，从而保证声发射探头信号传输效果，所述探头套筒和支承板均为柱形结构。
上述岩爆监测声学传感器，连接组件由螺母和至少两副连接支架组成，各连接支架的一端环绕螺母外壁均匀分布并与螺母外壁铰连，各连接支架的另一端与探头套筒外壁固连；这种连接组件可以使安装机构在一定范围内实现小幅度转动，从而进一步保证支承板顶面及探头套筒底部与钻孔孔壁有效耦合接触。
上述岩爆监测声学传感器，为了便于将安装有声发射探头的安装机构送入待安装钻孔的设定位置，减少人工操作难度以及传送过程中因摩擦力过大造成的对线缆或探头安装机构的磨损，所述传送机构由传送杆、连接杆和滚轮组件组合而成；所述传送杆的一端中心部位设有连接螺孔，另一端中心部位设有连接孔且连接孔的孔壁上设置有第一紧固螺钉，所述连接螺孔的内螺纹类型和尺寸与所述连接组件中螺母的内螺纹类型和尺寸相同；所述连接杆由螺纹段和柱体段组成，用于传送杆与所述连接组件的连接以及传送杆之间的连接，所述螺纹段的外螺纹类型和尺寸与传送杆所设连接螺孔的内螺纹类型和尺寸匹配，所述柱体段的形状和尺寸与传送杆所设连接孔的形状和尺寸匹配，当连接杆的柱体段插入传送杆的连接孔后通过第一紧固螺钉固定；所述滚轮组件包括滚轮、U型安装板、轮轴和滚轮套筒，滚轮的数量为两个或三个，U型安装板和轮轴的数量与滚轮的数量相同，各滚轮分别安装在相应的轮轴上，各轮轴的两端分别安装在相应的U型安装板的两侧板上，使各滚轮分别位于相应的U型安装板的两侧板之间，滚轮套筒的内孔大于传送杆的外形尺寸且筒壁上设置有第二紧固螺钉，各U型安装板分别固连于滚轮套筒的外壁上，当U型安装板为两个时，两个U型安装板中心线之间的夹角为120°～135°，当U型安装板为三个时，其中两个U型安装板的中心线在一条直线上，余下一个U型安装板的中心线与上述两个U型安装板中心线的夹角均为90°；每根传送杆配置至少一套滚轮组件，滚轮组件的滚轮套筒套装在传送杆上并通过第二紧固螺钉固定。
上述岩爆监测声学传感器，为了将探头安装机构送至较深的钻孔，传送杆的数量可以为多根，相邻两个传送杆通过连接杆连接，传送杆与连接杆之间是通过第一紧固螺钉进行固连；在安装和拆卸过程中，这种连接方式不需要旋转相邻两个传送杆，一方面可以避免因传送杆旋转而使探头安装机构与钻孔之间产生摩擦，另一方面可以避免因传送杆旋转而导致与限位销连接的绳索与传送杆之间发生缠绕而产生误操作。
上述岩爆监测声学传感器，为了便于将滚轮组件、传送杆和连接杆三者固定在一起，第一紧固螺钉与第二紧固螺钉可以为同一紧固螺钉；安装时，可以先将传送杆的紧固螺孔与滚轮套筒上的紧固螺孔对齐，再利用紧固螺钉穿过两者的紧固螺孔，并使紧固螺钉顶住连接杆的柱体段，使滚轮组件、传送杆和连接杆三者固定在一起。
上述岩爆监测声学传感器，为了便于将与声发射探头连接的线缆引出，所述探头套筒上端筒壁设置的供声发射探头线缆接头伸出的槽口为U型槽口；所述U型槽口的宽度大于声发射探头线缆接头的直径。
上述岩爆监测声学传感器，为了进一步改善声发射探头信号传输效果，可以在所述声发射探头与探头套筒底部接触的下端面涂覆耦合剂，以使声发射探头底部端面与探头套筒的底部有效接触；所述耦合剂为黄油、凡士林等。
上述岩爆监测声学传感器，探头安装机构的数量与声发射探头数量相同，可以根据实际需要，在同一钻孔中沿钻孔轴向布置多个声发射探头，不同声发射探头的朝向可以根据实际监测要求进行设置；相邻两个声发射传感器通过传送机构进行连接。
本发明所述岩爆监测声学传感器的工作原理：该声发射传感器通过导向组件与套筒组件或端盖可插拔式连接方式，将声发射探头锁定在探头套筒内，这样可以使声发射探头与探头安装机构的组合体整体尺寸小于待安装钻孔尺寸，从而使声发射探头与探头安装机构的组合体能够在钻孔内自由移动；将导向组件与套筒组件或端盖的限位销拔出，在弹簧弹性作用下，导向组件与套筒组件向相反的两个方向移动，从而使导向组件支承板顶面和套筒组件探头套筒底部分别与钻孔内壁紧密接触，又因此可以保证声发射探头与钻孔孔壁的有效耦合，满足声发射探头信号监测的工作条件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述岩爆监测声学传感器，通过导向组件与套筒组件或端盖之间的可插拔式连接配合，解决了声发射探头有效安装和耦合的难题；声发射探头与探头安装机构组合后，导向组件与套筒组件或端盖连接，将声发射探头锁定在套筒组件的探头套筒内，使套筒组件弹簧套筒内的弹簧处于压缩状态，声发射探头与探头安装机构的组合体整体尺寸小于钻孔尺寸，从而便于声发射探头与探头安装机构的组合体在被监测岩体钻孔内传送，当声发射探头与探头安装机构的组合体被传送至设定位置时，取消导向组件与套筒组件或端盖之间的连接，消除对弹簧的压力，在弹簧弹性恢复力作用下使导向组件支承板顶面和探头套筒底部均与钻孔孔壁紧密接触，从而保证声发射探头与钻孔孔壁的有效耦合。
2、本发明所述岩爆监测声学传感器，组成探头安装机构的支承板顶面与探头套筒底部为与钻孔孔壁适配的弧形耦合面，可确保声发射探头与钻孔孔壁的耦合效果，从而增强对矿山岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害的监测与预报可靠性。
3、本发明所述岩爆监测声学传感器，所采用的探头安装机构传送过程中尺寸小于钻孔尺寸，且传送机构的传送杆可以由多根连接而成，不仅安装方便，还不受钻孔深度及方位的影响，具有更广泛的适用范围。
4、本发明所述岩爆监测声学传感器，所采用的传送机构设计有传动滚轮，以实现安装过程中的滚动传送，从而克服安装传送过程中钻孔孔壁的摩擦力影响，确保声发射传感器和传输线缆的完整性。
5、本发明所述岩爆监测声学传感器，由于固连于探头套筒的连接支架与螺母之间是转动连接，探头套筒相对于传送杆在一定范围内可以小幅度转动，不仅可以有助于声发射传感器的传送，而且有助于声发射传感器的安装调节，进一步确保支承板顶面和探头套筒底部与钻孔孔壁有效耦合接触。
6、本发明所述岩爆监测声学传感器，还具有结构简单，安装、拆卸方便的特点，达到降低了劳动强度，可以节约大量人力成本。
7、本发明所述岩爆监测声学传感器，为了满足不同需求，可以通过多个传送组件将多个探头安装机构连接起来以实现在同一钻孔中布置多个的声发射探头的目的，使每个声发射探头端面可根据监测需要分别确定，从而提高对岩石(体)工程稳定性及岩爆动力灾害的监测效率。
附图说明
图1为本发明所述岩爆监测声学传感器的结构示意图。
图2为声发射探头与探头安装机构中套筒组件、导向组件、端盖、弹簧、限位销的一种组合示意图。
图3为图2的A-A的剖视图。
图4为声发射探头的示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为发射探头安装机构中套筒组件的一种结构示意图；
图7为发射探头安装机构中导向组件的一种结构示意图。
图8为发射探头安装机构中套筒组件与连接组件的组合示意图。
图9为发射探头安装机构中连接组件的连接支架与螺母的连接方式示意图。
图10为传送机构中传送杆的结构示意图。
图11为传送机构中连接杆的结构示意图。
图12为传送机构中滚轮组件的结构示意图。
图13为声发射探头与探头安装机构的组合体处于安装状态时的示意图。
图14为声发射探头与探头安装机构的组合体处于监测状态时的示意图。
图15为声发射探头与探头安装机构中套筒组件、导向组件、端盖、弹簧、限位销的又一种组合示意图。
图16为图15的B-B剖视图。
图17为发射探头安装机构中导向组件的又一种结构示意图。
图中：1、套筒组件，1-1、探头套筒，1-2、弹簧套筒，1-3、第一插销孔，1-4、槽口，2、导向组件、2-1、支承板，2-1-1、中心孔，2-1-2、第三插销孔，2-2、导向杆，2-3、第二插销孔，2-4、轴肩，3、声发射探头，3-1、线缆接头，4、端盖，4-1、盖板，4-2、连接件，4-3、过孔，5、弹簧，6、限位销，7、绳索，8、连接支架，9、螺母，10、传送杆，10-1、连接孔，10-2、连接螺孔，10-3、第一紧固螺钉，11、滚轮组件，11-1、滚轮，11-2、U型安装板，11-3、轮轴，11-4、滚轮套筒，11-5、第二紧固螺钉，12、连接杆，12-1、螺纹段，12-2、柱体段。
具体实施方式
以下通过实施例并结合附图对本发明所述岩爆监测声学传感器进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供的岩爆监测声学传感器，如图1所示，由声发射探头3、探头安装机构以及将声发射探头与探头安装机构的组合体传送至被监测岩体的钻孔内设定位置的传送机构；探头安装机构和声发射探头3的数量均为一个。
如图4、图5所示，上述声发射探头3为圆柱形结构，侧面延伸出线缆接头3-1，声发射探头一端面涂覆有黄油。
如图1至图3所示，上述探头安装机构主要由套筒组件1、导向组件2、端盖4、弹簧5、限位销6和连接组件组成。
如图2、图3及图6所示，上述套筒组件1包括探头套筒1-1和弹簧套筒1-2；探头套筒1-1为下端封闭、上端开口的筒体，探头套筒的内孔与声发射探头3为间隙配合，下端面为与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面，上端筒壁设置有供声发射探头的线缆接头3-1伸出的一个U型槽口1-4；弹簧套筒1-2为下端封闭、上端开口的筒体，其数量为两个，两弹簧套筒相对于探头套筒的中心线呈轴对称焊接固连于探头套筒外壁，且两弹簧套筒的中心线在水平面投影的连线与槽口1-4的中心线在水平面的投影垂直，两弹簧套筒1-2的上端设置有供限位销6穿过的第一插销孔1-3。
如图6所示，端盖4为与探头套筒1-1上端面的形状和尺寸匹配的板状体。
如图2、图3及图7所示，导向组件2由支承板2-1和两根上部段设置有轴肩2-4的导向杆2-2构成，支承板2-1为柱形结构，其顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面是平面的结构，两根导向杆2-2的轴肩之上部段设置有供限位销6穿过的第二插销孔2-3，两根导向杆相对于支撑板的中心线呈轴对称固定在支承板底面，两根导向杆中心线之间的间距与两个弹簧套筒1-2中心线之间的间距相同。
为了便于对限位销6的操作，限位销6系有控制限位销拔出的绳索7，绳索7的另一端伸出钻孔，本实施例中采用的绳索为钢丝绳。
如图1、图8所示，上述连接组件为两套，相对于探头套筒1-1的中心线呈轴对称分布；连接组件由螺母9两副连接支架8组成，每副连接支架中数量为两根；连接支架8可根据探头套筒1-1与螺母9的大小关系进行弯折，其一端焊接于探头套筒1-1与弹簧套筒1-2之间部位，另一端通过铆钉与螺母9外壁铰连。通过连接组件可以在探头套筒1-1相对于其中心线轴对称的位置分别安装传送机构，这样不仅便于声发射传感器在钻孔内的传送，还可以通过传送杆将多个探头安装机构连接起来，以实现在同一钻孔中布置多个的声发射探头的目的。
如图1、图10至图12所示，上述传送机构由传送杆10、连接杆12和滚轮组件11组合而成；传送杆10的一端中心部位设有连接螺孔10-2，另一端中心部位设有连接孔10-1且连接孔的孔壁上设置有第一紧固螺钉10-3，连接螺孔的内螺纹类型和尺寸与连接组件中螺母9的内螺纹类型和尺寸相同；连接杆12由螺纹段12-1和柱体段12-2组成，用于传送杆与所述连接组件的连接以及传送杆之间的连接，螺纹段12-1的外螺纹类型和尺寸与传送杆所设连接螺孔10-2的内螺纹类型和尺寸匹配，柱体段12-2的形状和尺寸与传送杆所设连接孔10-1的形状和尺寸匹配，当连接杆的柱体段12-2插入传送杆的连接孔10-1后通过第一紧固螺钉固定；滚轮组件11包括滚轮11-1、U型安装板11-2、轮轴11-3和滚轮套筒11-4，滚轮11-1的数量为三个，U型安装板11-2和轮轴11-3的数量与滚轮的数量相同，各滚轮11-1分别安装在相应的轮轴上，各轮轴11-3的两端分别安装在相应的U型安装板11-2的两侧板上，使各滚轮分别位于相应的U型安装板的两侧板之间，滚轮套筒11-4的内孔大于传送杆10的外形尺寸且筒壁上设置有第二紧固螺钉11-5，各U型安装板分别固连于滚轮套筒11-4的外壁上，其中两个U型安装板的中心线在一条直线上，余下一个U型安装板的中心线与上述两个U型安装板中心线的夹角均为90°；每根传送杆10配置一套滚轮组件11，滚轮组件的滚轮套筒11-4套装在传送杆10上并通过第二紧固螺钉11-5固定。
如图1至图3所示，上述岩爆监测声学传感器的组装方式为：将声发射探头3安装于探头套筒1-1内，其涂覆有黄油的一端与探头套筒底部接触，其线缆接头3-1从探头套筒筒壁设置的U型槽口1-4伸出，两根弹簧5分别装入两个弹簧套筒1-2内，其下端与弹簧套筒的底壁接触；端盖覆盖在探头套筒1-1上端面并与探头套筒经螺钉固定，导向组件的两根导向杆2-2分别与两根弹簧5组合，它们轴肩的下环面分别与两根弹簧的上端接触，两根限位销6分别插入两弹簧套筒设置的第一插销孔1-3和两导向杆设置的第二插销孔2-3，将弹簧套筒与导向杆连接后使两根弹簧5处于压缩状态，完成声发射探头与探头安装机构的组装；之后连接杆柱体段12-2插入传送杆连接孔10-1，并通过第一紧固螺钉10-3固定，再将滚轮组件滚轮套筒11-4套装在传送杆10上，并用第二紧固螺钉11-5固定，然后将连接杆螺纹段12-1与螺母9组合，从而实现探头安装机构与传送机构连接，完成岩爆监测声学传感器组装。
如图1、图13、图14所示，岩爆监测声学传感器的使用过程为：将声发射探头与探头安装机构的组合体放入钻孔内，推动传送杆10，将声发射探头与探头安装机构的组合体送至需要监测的位置，牵拉绳索7，然后拔出插入第一插销孔1-3和第二插销孔2-3的限位销6，在弹簧5的弹性恢复力作用下，套筒组件1和导向组件2向相反的方向移动，从而使支承板2-1的顶面和探头套筒1-1的底端分别与钻孔孔壁紧密接触；由于支承板2-1的顶面和探头套筒1-1的底端均为与钻孔孔壁型面适配的圆弧面，从而可以保证声发射探头与钻孔孔壁的有效接触，确保声发射探头接收的信号有效性和稳定性；此外，连接支架8与螺母9之间是转动连接，可以使探头安装机构在安装过程实现小幅度转动，确保支承板2-1的顶面和探头套筒1-1的底端与钻孔孔壁有效接触。
此外，可以将多个传送杆10通过连接杆12依次连接，以达到钻孔深度要求，从而不受矿山岩石(体)钻孔深度及方位的影响，扩大其适用范围。
本实施例中的焊接固连方式，也可以通过螺栓固连方式、一体式固化成型等其它固连方式替代；螺钉固连方式，也可以通过卡扣、磁性连接件等其它可拆卸固连方式替代。
实施例2
本实施例提供的岩爆监测声学传感器，由声发射探头、探头安装机构以及将声发射探头与探头安装机构的组合体传送至被监测岩体的钻孔内设定位置的传送机构；探头安装机构和声发射探头的数量均为一个。
本实施例提供的传送机构与实施例1给出的传送机构相同。
本实施例提供的探头安装机构与实施例1给出的探头安装机构基本相同，鉴于本实施例是通过导向组件2与端盖4之间的可插拔式连接来实现对导向组件2和套筒组件1移动方向控制的，本实施例对套筒组件1、导向组件2和端盖4的结构进行了一定的改进，具体如图15至图17所示；端盖4由盖板4-1和盖板顶面设置的连接件4-2构成，盖板4-1与探头套筒1-1上端面的形状和尺寸匹配，连接件4-2上设有供限位销6穿过的过孔4-3；导向组件的支承板2-1为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面为平面的结构，且支承板2-1中心部位设置有与端盖连接件4-2形状和尺寸匹配的中心孔2-1-1，该中心孔的孔壁设置有共限位销穿过的第三插销孔2-1-2，两根导向杆2-2的轴肩之上部段和两弹簧套筒1-2的上端均不再设插销孔，两根导向杆相对于支撑板的中心线呈轴对称固定在支承板底面，两根导向杆中心线之间的间距与两个弹簧套筒1-2中心线之间的间距相同。
上述岩爆监测声学传感器的组装方式为：将声发射探头3安装于探头套筒1-1内，其涂覆有黄油的一端与探头套筒底部接触，其线缆接头3-1从探头套筒筒壁设置的U型槽口1-4伸出，两根弹簧5分别装入两个弹簧套筒1-2内，其下端与弹簧套筒的底壁接触；端盖的盖板4-1覆盖在探头套筒1-1上端面并与探头套筒经螺钉连接固定，导向组件的支承板2-1套装在端盖的连接件4-2上，其底面与端盖4的盖板接触，限位销插入支承板所设第三插销孔2-1-2和端盖连接件所设过孔4-3，将支承板和端盖连接后使两根弹簧5处于压缩状态，完成声发射探头与探头安装机构的组装；之后连接杆柱体段12-2插入传送杆连接孔10-1，并通过第一紧固螺钉10-3固定，再将滚轮组件滚轮套筒11-4套装在传送杆10上，并用第二紧固螺钉11-5固定，然后将连接杆螺纹段12-1与螺母9组合，从而实现探头安装机构与传送机构连接，完成岩爆监测声学传感器组装。
本实施例提供的上述岩爆监测声学传感器的使用过程与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种岩爆监测声学传感器，包括声发射探头(3)，其特征在于还包括探头安装机构和将声发射探头与探头安装机构的组合体传送至被监测岩体钻孔内设定位置的传送机构，声发射探头(3)的数量至少为一个，探头安装机构的数量与声发射探头的数量相同；
所述探头安装机构主要由套筒组件(1)、导向组件(2)、端盖(4)、弹簧(5)、限位销(6)和连接组件组成；所述套筒组件(1)包括探头套筒(1-1)和弹簧套筒(1-2)，探头套筒(1-1)为下端封闭、上端开口的筒体，探头套筒的内孔与声发射探头(3)为间隙配合，下端面为与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面，上端筒壁设置有供声发射探头的线缆接头(3-1)伸出的一个或两个槽口(1-4)，若为两个槽口，两槽口相对于探头套筒的中心线呈轴对称分布，弹簧套筒(1-2)为下端封闭、上端开口的筒体，其数量为两个，两弹簧套筒相对于探头套筒的中心线呈轴对称固定在探头套筒外壁，且两弹簧套筒的中心线在水平面投影的连线与所述槽口(1-4)的中心线在水平面的投影垂直；所述端盖(4)为与探头套筒(1-1)上端面的形状和尺寸匹配的板状体，或者端盖(4)由盖板(4-1)和盖板顶面设置的连接件(4-2)构成，盖板(4-1)与探头套筒(1-1)上端面的形状和尺寸匹配，连接件(4-2)上设有供限位销(6)穿过的过孔(4-3)；所述导向组件(2)由支承板(2-1)和两根上部段设置有轴肩(2-4)的导向杆(2-2)构成，若端盖(4)为板状体，支承板(2-1)为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面是平面的结构，两根导向杆(2-2)的轴肩之上部段设置有第二插销孔(2-3)，两弹簧套筒(1-2)的上端设置有第一插销孔(1-3)，若端盖(4)由盖板和盖板顶面设置的连接件构成，支承板(2-1)为顶面与被监测岩体的钻孔弧度匹配的圆弧面、底面为平面的结构，且支承板(2-1)中心部位设置有与端盖连接件(4-2)形状和尺寸匹配的中心孔(2-1-1)，该中心孔的孔壁设置有第三插销孔(2-1-2)，两根导向杆(2-2)的轴肩之上部段和两弹簧套筒(1-2)的上端均不再设插销孔，两根导向杆相对于支撑板的中心线呈轴对称固定在支承板底面，两根导向杆中心线之间的间距与两个弹簧套筒(1-2)中心线之间的间距相同；所述连接组件为两套，两套连接组件以探头套筒的中心线为对称轴对称安装在探头套筒(1-1)外壁上，且两套连接组件的中心线在水平面的投影与两个弹簧套筒的中心线在水平面投影的连线垂直；
声发射探头(3)安装在探头套筒(1-1)内，其线缆接头(3-1)从探头套筒筒壁设置的槽口(1-4)伸出，所述弹簧(5)的数量为两根，两根弹簧分别装入两个弹簧套筒(1-2)内，其下端与弹簧套筒的底壁接触；若端盖(4)为板状体，端盖覆盖在探头套筒(1-1)上端面并与探头套筒为可拆卸式连接，导向组件的两根导向杆(2-2)分别与两根弹簧(5)组合，它们轴肩的下环面分别与两根弹簧的上端接触，限位销(6)为两根，分别连接有绳索(7)，两根限位销分别插入两弹簧套筒设置的第一插销孔(1-3)和两导向杆设置的第二插销孔(2-3)将弹簧套筒与导向杆连接后使两根弹簧(5)处于压缩状态；若端盖(4)由盖板(4-1)和盖板顶面设置的连接件(4-2)构成，端盖的盖板(4-1)覆盖在探头套筒(1-1)上端面并与探头套筒为可拆卸式连接，导向组件的支承板(2-1)套装在端盖的连接件(4-2)上，其底面与端盖(4)的盖板接触，限位销(6)为一根，连接有绳索(7)，限位销插入支承板所设第三插销孔(2-1-2)和端盖连接件所设过孔(4-3)将支承板和端盖连接后使两根弹簧(5)处于压缩状态；传送机构与安装在探头套筒上的连接组件连接。
2.根据权利要求1所述岩爆监测声学传感器，其特征在于所述连接组件由螺母(9)和至少两副连接支架(8)组成，各连接支架的一端环绕螺母(9)外壁均匀分布并与螺母外壁铰连，各连接支架的另一端与探头套筒(1-1)外壁固连。
3.根据权利要求2所述岩爆监测声学传感器，其特征在于所述传送机构由传送杆(10)、连接杆(12)和滚轮组件(11)组合而成；
所述传送杆(10)的一端中心部位设有连接螺孔(10-2)，另一端中心部位设有连接孔(10-1)且连接孔的孔壁上设置有第一紧固螺钉(10-3)，所述连接螺孔的内螺纹类型和尺寸与所述连接组件中螺母(9)的内螺纹类型和尺寸相同；
所述连接杆(12)由螺纹段(12-1)和柱体段(12-2)组成，用于传送杆与所述连接组件的连接以及传送杆之间的连接，所述螺纹段(12-1)的外螺纹类型和尺寸与传送杆所设连接螺孔(10-2)的内螺纹类型和尺寸匹配，所述柱体段(12-2)的形状和尺寸与传送杆所设连接孔(10-1)的形状和尺寸匹配，当连接杆的柱体段(12-2)插入传送杆的连接孔(10-1)后通过第一紧固螺钉固定；
所述滚轮组件(11)包括滚轮(11-1)、U型安装板(11-2)、轮轴(11-3)和滚轮套筒(11-4)，滚轮(11-1)的数量为两个或三个，U型安装板(11-2)和轮轴(11-3)的数量与滚轮的数量相同，各滚轮(11-1)分别安装在相应的轮轴上，各轮轴(11-3)的两端分别安装在相应的U型安装板(11-2)的两侧板上，使各滚轮分别位于相应的U型安装板的两侧板之间，滚轮套筒(11-4)的内孔大于传送杆(10)的外形尺寸且筒壁上设置有第二紧固螺钉(11-5)，各U型安装板分别固连于滚轮套筒(11-4)的外壁上，当U型安装板为两个时，两个U型安装板中心线之间的夹角为120°～135°，当U型安装板为三个时，其中两个U型安装板的中心线在一条直线上，余下一个U型安装板的中心线与上述两个U型安装板中心线的夹角均为90°；
每根传送杆(10)配置至少一套滚轮组件(11)，滚轮组件的滚轮套筒(11-4)套装在传送杆(10)上并通过第二紧固螺钉固定。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述岩爆监测声学传感器，其特征在于所述探头套筒上端筒壁设置的供声发射探头线缆接头伸出的槽口(1-4)为U型槽口。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述岩爆监测声学传感器，其特征在于所述声发射探头(3)与探头套筒底部接触的下端面涂覆有耦合剂。
6.根据权利要求4所述岩爆监测声学传感器，其特征在于所述声发射探头(3)与探头套筒底部接触的下端面涂覆有耦合剂。
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