CN109116411B - 一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置。该装置传感器通过螺纹连接固定安装于基座底部，安装基座外壁底部及周围采用膨胀材料使其与钻孔围岩接触紧密且牢固，从而传感器与围岩为刚性接触，能够承受长期爆破扰动而不松脱，能够用于长期监测，且减少信号传递过程中的波形变化，保证了测试结果更接近真实值；传感器与安装基座之间有油脂耦合剂，不仅可以明显提高信号传递质量，而且能够有效防止传感器及安装基础生锈，保证传感器能够顺利回收，使传感器能够适用于高温高湿等恶劣监测条件；安装基座外壁上的居中锚爪和限位锚爪的长度根据钻孔的直径能够灵活调整，使装置能够适用于不同直径钻孔的安装要求。

Description

一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置

技术领域

本发明属于微震传感器技术领域，涉及将微震传感器用于隧道等线性工程监测过程的安装固定和回收技术，具体涉及一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置。

背景技术

岩爆是深埋工程中一种常见且危害重大的地质灾害，微震监测作为岩爆监测、预警的一种重要手段，已广泛应用于水利水电、矿山、铁路等领域。微震监测主要是通过在岩体中安装传感器，获得岩体破裂过程中释放的弹性波，通过分析和处理，确定破裂发生的时间、位置和能量等参数，进而对监测区域内的岩爆风险进行评估和预警。传感器的安装质量直接决定能否获取有效信息以及获得信息的质量，会对岩爆的评估及预警产生重要影响。

目前，对于矿山中的采场，水利水电工程中的厂房等地下洞室或洞室群的监测，微震传感器多采用不可回收式安装，主要是将微震传感器用水泥浆液固定在钻孔内的指定位置，该方法固定的传感器与围岩接触良好，捕获信息的能量较强，获得的信息质量较好。但是对于隧道等线性工程来说，开挖区域移动较快，采用固定式安装无法回收传感器，监测的成本大大提高，同时由于需要打孔、注浆、等待浆液凝固等，工序复杂，耗时耗力。因此，发明了可回收式传感器的安装方法。

可回收式微震传感器主要分为孔外安装和孔内安装，其中：

孔外安装，主要是通锚杆或者专门的传递杆将围岩内的信号传导至传感器，或者直接将传感器固定在围岩表面。采用前者将使得信号的传播受杆体的影响，可能导致杆体自身的振动，从而使得获得的波形发生变化；采用后者由于靠近边墙一定范围内的岩体较破碎，使得部分信号在传播过程中衰减甚至无法获取。

孔内安装，目前主要是两种，一种为采用金属支架实现在孔内可扩张，使传感器与围岩接触；另外一种为采用速凝剂使安装结构与钻孔底部接触，安装结构与传感器采用螺丝等固定。前者，波形需要经过多个金属构件传播至传感器，且往往需要较大的钻孔直径，在一些没有大型凿岩机械的情况下难以实现；后者仅孔底固定，在开挖扰动下可能出现松脱，导致无法很好地接收信号。

可见，开发出一种能够准确、有效捕获围岩破裂信号，同时能够适应不同直径的钻孔的微震传感器固定和回收装置，对于微震监测具有明显的现实意义和工程需求。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置及使用方法，能够适用于不同直径的钻孔，且加工方便，信号传导性能好，安装回收操作简单。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，包括：

安装基座7，内部安装有传感器8，安装基座7由居中锚爪7-1、传感器套筒7-2、限位锚爪7-3和药卷固定爪7-5焊接而成，其中：

传感器套筒7-2为顶部敞开的筒体结构，居中锚爪7-1、限位锚爪7-3和药卷固定爪7-5焊接在传感器套筒7-2的外壁上；居中锚爪7-1、限位锚爪7-3和药卷固定爪7-5为横截面为不规则“L”型的片状结构；

居中锚爪7-1沿传感器套筒7-2顶部周向设置，其横截面不规则“L”型的两侧边间的弯折的角度应大于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒7-2的顶部，另一侧边作为延长边与传感器套筒7-2的顶部开口成喇叭状，延长边根据钻孔12直径与传感器套筒7-2直径的空隙设计长度和角度，保证传感器套筒7-2始终位于钻孔的中间位置；同时在安装基座7安装至钻孔12的孔底后，居中锚爪7-1延长边末端卡在钻孔12孔壁上，防止安装基座7及其内安装的传感器8滑动；

进一步地，所述的居中锚爪7-1沿传感器套筒7-2顶部周向设置，居中锚爪7-1的数量不少于4个。

限位锚爪7-3沿传感器套筒外壁上周向设置，其距传感器套筒7-2底部的距离应大于传感器8的长度，作用是保证传感器8周围均有膨胀水泥将传感器套筒7-2与钻孔12围岩之间空隙充填密实，从而使得围岩的破裂波形能够较好地被传感器8接收到；限位锚爪7-3横截面不规则“L”型的两侧边间的弯折角度大于等于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒7-2外壁上，另一侧边作为延长边根据钻孔12与传感器套筒7-2之间的空隙设计长度和角度，在安装基座7安装至钻孔12的孔底后，使膨胀水泥药卷10在膨胀过程中将限位锚爪7-3至传感器套筒7-2底部的传感器套筒7-2与钻孔12围岩之间的空隙充填密实；

进一步地，所述的限位锚爪7-3与居中锚爪7-1的横截面不规则“L”型开口相对设置。

进一步地，所述的限位锚爪7-3沿传感器套筒外壁上周向设置，限位锚爪7-3的数量沿传感器套筒7-2外壁上周向布满，保证膨胀水泥药卷10在膨胀过程中的先向钻孔12的径向方向膨胀，将传感器套筒7-2与钻孔12围岩之间的空隙充填密实，减少膨胀水泥药卷10从限位锚爪7-3空隙向钻孔12轴向方向溢出。

药卷固定爪7-5沿传感器套筒7-2底部外沿周向设置，用于固定传感器套筒7-2底部的膨胀水泥药卷10；药卷固定爪7-5横截面不规则“L”型的两侧边间的的弯折角度小于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒7-2底部外壁上，另一侧边作为延长边根据需要固定的膨胀水泥药卷10设计长度和角度；

进一步地，所述的药卷固定爪7-5沿传感器套筒7-2底部外沿周向设置，药卷固定爪7-5的数量沿感器套筒7-2底部外沿周向布满，保证膨胀水泥药卷10在膨胀过程中能够将传感器套筒7-2与钻孔12孔底围岩之间的空隙充填密实，保证围岩破裂波形能够较好地被传感器8所接收。

膨胀水泥药卷10，固定在安装基座7的外壁和底部上，固定在基座7底部即固定在传感器套筒7-2外壁底部的膨胀水泥药卷10通过药卷固定爪7-5固定，膨胀水泥药卷10固定在安装基座7外壁上，即固定在传感器套筒7-2外壁限位锚爪7-3与传感器套筒7-2底部之间；根据钻孔12的孔径和膨胀水泥药卷10的膨胀性，调节膨胀水泥药卷10的用量，使得安装基座7与钻孔12围岩紧密接触；

进一步地，所述的膨胀水泥药卷10通过扎带11固定在安装基座7外壁周围。

传感器8，固定安装在安装基座7的传感器套筒7-2内，油脂耦合剂9填充传感器8与安装基座传感器套筒7-2之间的间隙，一方面传导信号，另一方面防止传感器套筒7-2生锈；传感器8顶部的传感器电缆6穿过连接杆1，延伸至钻孔12外部与测量装置连接，从而传递传感器8的测量信号；

根据钻孔12直径，灵活调整安装基座7的传感器套筒7-2上的居中锚爪7-1和限位锚爪7-3的长度和弯折角度，以将安装基座7及内部的传感器8安装于不同孔径的钻孔12内使用。

进一步地，所述的传感器套筒7-2底部内表面光滑，传感器套筒7-2底部内表面正中央设置有固定螺栓7-4，固定螺栓7-4与传感器8底部设置的螺纹相匹配，使传感器8底部与感器套筒7-2底部完全接触。

进一步地，所述的传感器套筒7-2的内径大于传感器8的直径3～5mm，一方面使得传感器8能够顺利装入传感器套筒7-2，并在结束监测后能够顺利取出；同时，尽量减少传感器与传感器套筒7-2之间的间隙，减少油脂耦合剂9的使用，保证波形信号的更好传导。

进一步地，所述的传感器8顶部的传感器电缆6通过卡扣套管4与连接杆1连接，传感器8顶部设置有多边形螺栓，卡扣套管4一端与传感器8顶部多边形螺栓相吻合，另一端通过套管螺栓5与连接杆1固定。

进一步地，所述的连接杆1包括若干段刚性直线圆筒，根据钻孔12长度，通过连接螺栓2和连接套筒3进行任意组装成所需长度的连接杆1，即相互连接的两段刚性直线圆筒接触端从两端分别插入到连接套筒3内，并通过连接螺栓2插入连接套管3上分布的螺栓孔内将两段刚性直线圆筒固定在连接套筒3内，保证两段刚性直线圆筒直线连接成连接杆1，实现深孔安装。

进一步地，所述的油脂耦合剂9为机油、变压器油、润滑脂、甘油等，具有较好的波传导性，不易挥发。

本发明的另一目的是要提供一种适用于线性岩土工程微震监测传感器固定和回收方法，上述适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置的使用方法，其包括如下步骤：

(1)布置钻孔

在传感器8预安装位置布置钻孔12，钻孔12深度宜大于围岩损伤区深度，钻孔12直径应大于安装基座7的直径，钻孔完成后应将钻孔12内冲洗干净，特别是孔底不能留有浮渣；

(2)计算孔底坐标

钻孔后对钻孔12的孔口坐标、钻孔方位角、倾角及孔深进行测量，计算获取传感器预安装位置的坐标；

(3)装配安装基座

根据钻孔12直径与安装基座7直径的差，调整安装基座7的传感器套筒7-2上居中锚爪7-1和限位锚爪7-3的长度和弯折角度，使安装基座适于安装不同孔径的钻孔内使用；同时根据钻孔12直径与安装基座7直径的差，以及膨胀药10的膨胀特性计算所需膨胀水泥药卷10数量，然后采用扎带11将膨胀水泥药卷10固定在安装基座7外壁周围，安装基座7底部的膨胀水泥药卷10，通过药卷固定锚爪7-5固定；

(4)装配传感器

在安装基座7的传感器套筒7-2内壁涂上油脂耦合剂9，将传感器8放入安装套筒7-2内，旋转传感器8使其底部螺纹与安装套筒7-2内底部的固定螺栓7-4螺纹连接，固定螺栓7-4完全旋入传感器8底部内，使传感器8与安装套筒7-2底部完全接触；

(5)固定装配有传感器的安装基座

将卡扣套筒4和连接杆1通过套筒螺栓5固定，将传感器电缆6依次穿过卡扣套筒4和连接杆1，卡扣套筒4通过传感器8顶部的多边形螺栓与传感器8接触，将膨胀水泥药卷10浸湿后，通过连接杆1将传感器8及安装基座7一起送至钻孔12内底部，用力挤压使安装基座7与钻孔12底部尽量接触，待膨胀水泥药卷10膨胀后退出连接杆1；

(6)微震监测

传感器电缆6与监测系统连接，设置参数，采集数据进行监测；

(7)回收传感器

待监测完成后，再次将卡扣套筒4和连接杆1通过套筒螺栓5固定，将传感器电缆6依次穿过卡扣套筒4和连接杆1，使卡扣套筒4套在传感器8上部的多边形螺栓上，旋转连接杆1，使传感器8与安装基座7底部的固定螺栓7-4分离，同时拖拽传感器电缆6和连接杆1，将传感器8拉出钻孔12进行回收，安装基座7留在钻孔12内。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、由于安装基座外壁底部及周围采用膨胀材料，使安装基座与钻孔围岩接触更密实、更牢固，同时安装基座底部采用固定螺栓与传感器底部螺纹连接固定，使传感器与围岩为刚性接触，减少信号传递过程中的波形变化，保证了测试结果更接近真实值，提高了测试结果的准确性；

2、传感器底部与安装基座底部之间采用螺栓连接，固定性好，同时传感器与安装基座之间有油脂耦合剂可以传递信号，这样传感器与钻孔围岩固定牢固，信号传递质量明显提高；

3、安装基座与岩体接紧密且牢固，能够承受长期爆破扰动而不松脱，能够用于长期监测；

4、安装基座外壁上的居中锚爪和限位锚爪的长度根据钻孔的直径能够灵活调整，使装置能够适用于不同直径钻孔的安装要求；

5、传感器与安装基座之间的油脂耦合剂能够有效防止传感器及安装基础生锈，保证传感器能够顺利回收，使本发明装置能够适用于高温高湿等恶劣监测条件；

综上所述，本发明结构简单以实现，安装使用方便，符合隧道等线性工程监测发展需求，具有良好的市场前景，适于在微震传感器用于隧道等线性工程监测行业推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置所述装置的安装使用状态结构示意图；

图2为图1中安装基座的结构示意图，(a)为安装底座的主视图，(b)为安装底座的右视图，(c)安装底座的左视图；

图3为图1中的连接套筒结构示意图；

图4为图1中的卡扣套筒结构示意图；

图中：1、连接杆，2、连接螺栓，3、连接套筒，4、卡扣套筒，5、套筒螺栓，6、传感器电缆，7、安装基座，7-1、居中锚爪，7-2、传感器套筒，7-3、限位锚爪，7-4、固定螺栓，7-5、药卷固定爪，8、传感器，9、油脂耦合剂，10、膨胀水泥药卷，11、扎带，12、钻孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，包括：

安装基座7，内部安装有传感器8，安装基座7由居中锚爪7-1、传感器套筒7-2、限位锚爪7-3和药卷固定爪7-5焊接而成，其中：

如图2(a)所示，传感器套筒7-2为顶部敞开的筒体结构，居中锚爪7-1、限位锚爪7-3和药卷固定爪7-5焊接在传感器套筒7-2的外壁上；居中锚爪7-1、限位锚爪7-3和药卷固定爪7-5为金属片弯折形成的横截面为不规则“L”型的片状结构；

如图2(a)和图2(c)所示居中锚爪7-1沿传感器套筒7-2顶部周向设置，居中锚爪7-1的数量不少于4个，其横截面不规则“L”型的两侧边间的弯折的角度应大于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒7-2的顶部，另一侧边作为延长边与传感器套筒7-2的顶部开口成喇叭状，延长边根据钻孔12直径与传感器套筒7-2直径的空隙设计长度和角度，保证传感器套筒7-2始终位于钻孔12的中间位置；同时在安装基座7安装至钻孔12的孔底后，居中锚爪7-1延长边末端卡在钻孔12孔壁上，防止安装基座7及其内安装的传感器8滑动，使底部膨胀水泥药卷10在膨胀过程中尽量密实充填钻孔12底部围岩与安装基座7的空隙；

限位锚爪7-3距传感器套筒7-2底部的距离应大于传感器8的长度，其作用是保证传感器8周围均有膨胀水泥将传感器套筒7-2与钻孔12围岩之间充填密实，从而使得围岩的破裂波形能够较好地被传感器8接收到；限位锚爪7-3横截面不规则“L”型的两侧边间的的弯折角度大于等于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒7-2外壁上，另一侧边作为延长边根据钻孔12与传感器套筒7-2的空隙设计长度和角度，限位锚爪7-3与居中锚爪7-1的横截面不规则“L”型开口相对设置，限位锚爪7-3沿传感器套筒外壁上周向设置且沿传感器套筒外壁上周向布满，在安装基座7安装至钻孔12的孔底后，将限位锚爪7-3至传感器套筒7-2底部的传感器套筒7-2与钻孔12围岩之间的空隙充填膨胀水泥药卷10，保证膨胀水泥药卷10在膨胀过程中的尽量先向钻孔12的径向方向膨胀，将传感器套筒7-2与钻孔12围岩之间的空隙充填密实，减少膨胀水泥药卷10从限位锚爪7-3空隙向钻孔轴向方向溢出。

如图2(a)和图2(b)所示，药卷固定爪7-5沿传感器套筒7-2底部外沿周向设置且沿7-3沿感器套筒7-2底部外沿周向布满，用于固定传感器套筒7-2底部的膨胀水泥药卷10，保证膨胀水泥药卷10在膨胀过程中能够将传感器套筒7-2与钻孔12孔底围岩之间的空隙充填密实，保证围岩破裂波形能够较好地被传感器8所接收；药卷固定爪7-5横截面不规则“L”型的两侧边间的的弯折角度小于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒7-2外壁上，另一侧边作为延长边根据需要固定的膨胀水泥药卷10设计长度和角度。

如图1所示，膨胀水泥药卷10通过扎带11固定在安装基座7外壁上，即固定在传感器套筒7-2外壁限位锚爪7-3与传感器套筒7-2底部之间，安装基座7底部即传感器套筒7-2外壁的膨胀水泥药卷10通过药卷固定爪7-5固定。根据隧道孔径和膨胀水泥药卷10的膨胀性，调节膨胀水泥药卷10的用量，使得安装基座7与钻孔12的围岩紧密接触。

如图1所示，传感器8固定安装在安装基座7的传感器套筒7-2内，传感器套筒7-2的内径大于传感器8的直径3～5mm，一方面使得传感器8能够顺利装入传感器套筒7-2，并在结束监测后能够顺利取出；同时，尽量减少传感器8与传感器套筒7-2的间隙，减少油脂耦合剂9的使用，保证波形信号的更好传导。传感器套筒7-2底部内表面光滑，传感器套筒7-2底部内表面正中央设置有固定螺栓7-4位于底部，固定螺栓7-4与传感器8底部设置的螺纹相匹配，使传感器8底部与感器套筒7-2底部完全接触。油脂耦合剂9填充传感器8与安装基座传感器套筒7-2之间的间隙，一方面传导信号，另一方面防止传感器套筒7-2生锈,所述的油脂耦合剂9为机油、变压器油、润滑脂、甘油等，具有较好的波传导性，不易挥发。

传感器8顶部通过卡扣套管4与连接杆1连接，传感器8顶部设置有多边形螺栓，卡扣套管结构4如图4所示，卡扣套管4一端与传感器8顶部多边形螺栓相吻合，另一端通过套管螺栓5与连接杆1固定，传感器8顶部的传感器电缆6穿过连接杆1，延伸至钻孔12外部与测量装置连接，从而传递传感器8的测量信号。

如图3所示，所述的连接杆1包括若干段刚性直线圆筒，根据钻孔12长度，通过连接螺栓2和连接套筒3进行任意组装成所需长度的连接杆1，即相互连接的两段刚性直线圆筒接触端从两端分别插入到连接套筒3内，并通过连接螺栓2插入连接套管3上分布的螺栓孔内将两段刚性直线圆筒固定在连接套筒3内，保证两段刚性直线圆筒直线连接成连接杆1，实现深孔安装。

根据钻孔12直径，灵活调整安装基座7的居中锚爪7-1和限位锚爪7-3的角度，以将安装基座7及内部的传感器8安装于不同孔径的钻孔12内使用。

上述适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置的使用方法，其包括如下步骤：

(1)布设钻孔

采用地质钻、潜孔钻、或凿岩台车等设备在传感器8预安装位置布置钻孔12，钻孔12直径要大于安装基座7直径，钻孔12深度要超过该处围岩的损伤区深度，钻孔12要求平直，孔壁尽量平整，钻孔完毕后要将钻孔12内岩粉清理干净，特别地，对于下倾孔尽量采用高压风清理钻孔12内岩粉，防止孔内积水；

(2)计算孔底坐标

钻孔后对钻孔12的孔口坐标、钻孔方位角、倾角及孔深进行测量，计算获取传感器8预安装位置的坐标；

(3)固定膨胀水泥药卷

根据钻孔12直径与安装基座7直径的差，调整安装基座7的传感器套筒7-2上居中锚爪7-1和限位锚爪7-3的长度和弯折角度，使安装基座适于安装不同孔径的钻孔内使用；同时根据钻孔12直径与安装基座7直径的差，以及膨胀药10的膨胀特性计算所需膨胀水泥药卷10数量，然后采用扎带11将膨胀水泥药卷10固定在安装基座7外壁周围，安装基座7底部的膨胀水泥药卷10通过药卷固定锚爪7-5固定；

(4)装配传感器

在安装基座7的传感器套筒7-2内壁涂上油脂耦合剂9，将传感器8放入安装套筒7-2内，旋转传感器8使其底部螺纹与安装套筒7-2内底部的固定螺栓7-4螺纹连接，固定螺栓7-4完全旋入传感器8底部内，使传感器8与安装套筒7-2底部完全接触；

(5)固定装配有传感器的安装基座

将卡扣套筒4和连接杆1通过套筒螺栓5固定，将传感器电缆6依次穿过卡扣套筒4和连接杆1，卡扣套筒4通过传感器8顶部的多边形螺栓与传感器8接触，将膨胀水泥药卷10浸湿后，通过连接杆1将传感器8及安装基座7一起送至钻孔12内底部，用力挤压使安装基座7与钻孔12底部尽量接触，待膨胀水泥药卷10膨胀后退出连接杆1；

(6)微震监测

传感器电缆6与监测系统连接，设置参数，采集数据进行监测；

(7)回收传感器

待监测完成后，再次将卡扣套筒4和连接杆1通过套筒螺栓5固定，将传感器电缆6依次穿过卡扣套筒4和连接杆1，使卡扣套筒4套在传感器8上部的多边形螺栓上，旋转连接杆1，使传感器8与安装基座7底部的固定螺栓7-4分离，同时拖拽传感器电缆6和连接杆1，将传感器8拉出钻孔12进行回收，安装基座7留在钻孔12内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，包括：

安装基座，内部安装有传感器，安装基座由居中锚爪、传感器套筒、限位锚爪和药卷固定爪焊接而成，其中：

传感器套筒为顶部敞开的筒体结构，居中锚爪、限位锚爪和药卷固定爪焊接在传感器套筒的外壁上；居中锚爪、限位锚爪和药卷固定爪为横截面为不规则“L”型的片状结构；

居中锚爪沿传感器套筒顶部周向设置，其横截面不规则“L”型的两侧边间的弯折的角度应大于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒的顶部，另一侧边作为延长边与传感器套筒的顶部开口成喇叭状，延长边根据钻孔直径与传感器套筒直径的空隙设计长度和角度，保证传感器套筒始终位于钻孔的中间位置；同时在安装基座安装至钻孔的孔底后，居中锚爪延长边末端卡在钻孔孔壁上，防止安装基座及其内安装的传感器滑动；

限位锚爪沿传感器套筒外壁上周向设置，其距传感器套筒底部的距离应大于传感器的长度，作用是保证传感器周围均有膨胀水泥将传感器套筒与钻孔围岩之间空隙充填密实，从而使得围岩的破裂波形能够较好地被传感器接收到；限位锚爪横截面不规则“L”型的两侧边间的弯折角度大于等于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒外壁上，另一侧边作为延长边根据钻孔与传感器套筒之间的空隙设计长度和角度，在安装基座安装至钻孔的孔底后，使膨胀水泥药卷在膨胀过程中将限位锚爪至传感器套筒底部的传感器套筒与钻孔围岩之间的空隙充填密实；

药卷固定爪沿传感器套筒底部外沿周向设置，用于固定传感器套筒底部的膨胀水泥药卷；药卷固定爪横截面不规则“L”型的两侧边间的弯折角度小于90°，其中一侧边作为固定边焊接于传感器套筒底部外壁上，另一侧边作为延长边根据需要固定的膨胀水泥药卷设计长度和角度；

膨胀水泥药卷，固定在安装基座的外壁和底部上，固定在基座底部即固定在传感器套筒外壁底部的膨胀水泥药卷通过药卷固定爪固定，膨胀水泥药卷固定在安装基座外壁上，即固定在传感器套筒外壁限位锚爪与传感器套筒底部之间；根据钻孔的孔径和膨胀水泥药卷的膨胀性，调节膨胀水泥药卷的用量，使得安装基座与钻孔围岩紧密接触；

传感器，固定安装在安装基座的传感器套筒内，传感器套筒的内径大于传感器的直径3～5mm，油脂耦合剂填充传感器与安装基座传感器套筒之间的间隙，一方面传导信号，另一方面防止传感器套筒生锈；传感器顶部的传感器电缆穿过连接杆，延伸至钻孔外部与测量装置连接，从而传递传感器的测量信号；

根据钻孔直径，灵活调整安装基座的传感器套筒上的居中锚爪和限位锚爪的长度和弯折角度，以将安装基座及内部的传感器安装于不同孔径的钻孔内使用。

2.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的居中锚爪沿传感器套筒顶部周向设置，居中锚爪的数量不少于4个。

3.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的限位锚爪与居中锚爪的横截面不规则“L”型开口相对设置。

4.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的限位锚爪沿传感器套筒外壁上周向设置，限位锚爪的数量沿传感器套筒外壁上周向布满，保证膨胀水泥药卷在膨胀过程中的先向钻孔的径向方向膨胀，将传感器套筒与钻孔围岩之间的空隙充填密实，减少膨胀水泥药卷从限位锚爪空隙向钻孔轴向方向溢出。

5.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的药卷固定爪沿传感器套筒底部外沿周向设置，药卷固定爪的数量沿感器套筒底部外沿周向布满，保证膨胀水泥药卷在膨胀过程中能够将传感器套筒与钻孔孔底围岩之间的空隙充填密实，保证围岩破裂波形能够较好地被传感器所接收。

6.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的传感器固定安装在安装基座的传感器套筒内，传感器套筒底部内表面光滑，传感器套筒底部内表面正中央设置有固定螺栓，固定螺栓与传感器底部设置的螺纹相匹配，使传感器底部与感器套筒底部完全接触。

7.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的传感器顶部的传感器电缆通过卡扣套管与连接杆连接，传感器顶部设置有多边形螺栓，卡扣套管一端与传感器顶部多边形螺栓相吻合，另一端通过套管螺栓与连接杆固定。

8.根据权利要求1或7所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的连接杆包括若干段刚性直线圆筒，根据钻孔长度，通过连接螺栓和连接套筒进行任意组装成所需长度的连接杆，即相互连接的两段刚性直线圆筒接触端从两端分别插入到连接套筒内，并通过连接螺栓插入连接套管上分布的螺栓孔内将两段刚性直线圆筒固定在连接套筒内，保证两段刚性直线圆筒直线连接成连接杆，实现深孔安装。

9.根据权利要求1所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置，其特征在于，所述的油脂耦合剂为机油、变压器油、润滑脂、甘油，具有较好的波传导性，不易挥发。

10.上述任意一项权利要求所述的一种适用于不同孔径的孔内微震传感器固定和回收装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)布置钻孔

在传感器预安装位置布置钻孔，钻孔深度宜大于围岩损伤区深度，钻孔直径应大于安装基座的直径，钻孔完成后应将钻孔内冲洗干净，孔底不能留有浮渣；

(2)计算孔底坐标

钻孔后对钻孔的孔口坐标、钻孔方位角、倾角及孔深进行测量，计算获取传感器预安装位置的坐标；

(3)装配安装基座

根据钻孔直径与安装基座直径的差，调整安装基座的传感器套筒上居中锚爪和限位锚爪的长度和弯折角度，使安装基座适于安装不同孔径的钻孔内使用；同时根据钻孔直径与安装基座直径的差，以及膨胀药的膨胀特性计算所需膨胀水泥药卷数量，然后采用扎带将膨胀水泥药卷固定在安装基座外壁周围，安装基座底部的膨胀水泥药卷，通过药卷固定锚爪固定；

(4)装配传感器

在安装基座的传感器套筒内壁涂上油脂耦合剂，将传感器放入安装套筒内，旋转传感器使其底部螺纹与安装套筒内底部的固定螺栓螺纹连接，固定螺栓完全旋入传感器底部内，使传感器与安装套筒底部完全接触；

(5)固定装配有传感器的安装基座

将卡扣套筒和连接杆通过套筒螺栓固定，将传感器电缆依次穿过卡扣套筒和连接杆，卡扣套筒通过传感器顶部的多边形螺栓与传感器接触，将膨胀水泥药卷浸湿后，通过连接杆将传感器及安装基座一起送至钻孔内底部，用力挤压使安装基座与钻孔底部尽量接触，待膨胀水泥药卷膨胀后退出连接杆；

(6)微震监测

传感器电缆与监测系统连接，设置参数，采集数据进行监测；

(7)回收传感器

待监测完成后，再次将卡扣套筒和连接杆通过套筒螺栓固定，将传感器电缆依次穿过卡扣套筒和连接杆，使卡扣套筒套在传感器上部的多边形螺栓上，旋转连接杆，使传感器与安装基座底部的固定螺栓分离，同时拖拽传感器电缆和连接杆，将传感器拉出钻孔进行回收，安装基座留在钻孔内。