CN109991656B - 一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置，由底座、热熔胶、电热丝、隔热层、微震传感器、套筒和提升钢丝绳组成。其安装方法是将提升钢丝绳与微震传感器顶部连接，隔热层包裹在微震传感器的底部与周边，电热丝缠绕在隔热层上，热熔胶均匀涂于底座底部，微震传感器穿过底座的固定环并垂直粘合在底座底部上，再通过热熔胶将传感器周边与底座耦合，底座与套筒底端连接，套筒埋设于岩体钻孔内；将电热丝通电使传感器底部及周边热熔胶融化，通过提升钢丝绳牵引实现传感器与底座脱离。本发明解决了现有微震传感器安装存在费时费力且成本较高的问题，本发明装置可确保微震传感器与岩体耦合良好，传感器易于安装与回收。

Description

一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置

技术领域

本发明涉及岩土工程微震监测技术领域，具体涉及一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置，适用于矿山开挖诱发的岩爆、顶板坍塌、地压冲击等灾害的安全监测、评估与管理，露天边坡、矿柱与采场稳定性评价，石油工业、土木工程、环境地质、核废料、废气储存、战略石油储备等公共安全领域中岩体稳定性的短期和长期监测。

背景技术

当岩体受到开挖或外界扰动后，在其内部会产生局部应力集中现象。当能量积聚到某一临界值之后，会引起岩体微裂隙的产生与扩展，释放的弹性波或应力波在周围岩体中快速传播。微震监测技术是通过在岩体中布设传感器，探测岩体破裂过程所释放的弹性波，然后对数据进行处理和分析，确定破裂发生的时间、空间位置和强弱信息，进而对工程岩体的稳定性进行分析和评价。目前，微震监测技术广泛应用于矿山、石油、水电等工程领域的稳定性监测和灾害预警研究。

传感器的安装是整个微震监测过程的重要环节，直接影响捕捉微震信号的能力，影响微震监测的效果。为了确保微震监测设备能持续和准确地采集现场数据，要求传感器稳固地安装在指定位置。但随着现场工程施工进度的推进，监测区域也会随之改变。为了节约监测成本，需要对已安装的传感器进行回收再利用。当前，回收式微震传感器主要分为孔外安装和孔内安装。孔外安装主要是将传感器固定在围岩表面或者锚杆上。虽然这种安装方式具有高效、快速、省时、灵活等优点，但是无法保证传感器全部接收围岩发生的破裂弹性波。其次，由于施工环境复杂，安装在岩体外部的传感器往往容易被施工机械或爆破飞石破坏。孔内安装采用机械式固定，往往采用倒楔式或伞式实现传感器与岩体钻孔的局部接触。这种方法相比于孔外安装，可以一定程度提高传感器接收微震信号的精度。但是，固定结构复杂，对于不同直径的传感器，固定结构的尺寸存在差异，传感的回收过程也需要外力旋转回收杆辅助实现。其次，安装结构要求岩体钻孔规整、光滑，对于较为破碎的岩体，这些要求难以保障。此外，安装结构通过安装杆推送到岩体钻孔底部的过程中，传感器和线缆也存在磨损和破坏的风险。

因此，对于微震传感器孔内安装与回收方法，存在以下困难：

（1）难于实现传感器与孔壁粘合良好；

（2）传感器和线缆在破碎岩体钻孔的安装过程中存在磨损和破坏的风险；

（3）对于不同直径的传感器，需定制不同尺寸的固定结构；

（4）传感器安装与回收结构复杂、生产工艺要求苛刻且成本高。

可见，发明一种保证微震传感器安装过程中不受损害，能够与岩体钻孔壁粘合良好，结构简单，安装方便、容易回收，不受传感器尺寸限制的微震传感器孔内安装与回收装置是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置，其特征在于：包括套筒、底座、微震传感器和牵引提升装置，所述底座内设有用于容纳微震传感器的安装槽，所述微震传感器底部及四周包裹有隔热层后通过热熔胶安装在底座的安装槽内，所述微震传感器的隔热层外表面设有用于融化其四周热熔胶的加热装置，所述牵引提升装置固定安装在微震传感器顶部，用于牵引微震传感器与底座分离，所述套筒可拆卸的安装在底座顶部，用于为牵引提升装置和线缆提供保护空间，所述底座通过树脂耦合剂耦合安装在岩体钻孔内。

作为改进，所述底座的安装槽内设有用于对微震传感器进行定位的固定环。

作为改进，所述固定环通过连接杆固定在底座的中心位置。

作为改进，所述加热装置为分布于微震传感器底部及四周的隔热层外的电热丝。

作为改进，所述电热丝在微震传感器底部及四周均呈螺旋形分布。

作为改进，所述套筒由多节首尾通过丝扣相连的子套筒组成，其中最底部一节子套筒与底座顶部通过丝扣相连，最顶部的子套筒延伸到岩体钻孔外。

作为改进，所述底座和套筒外部均设有与岩体钻孔配合定位的支撑柱，套筒外部与岩体钻孔也通过树脂耦合剂耦合。

作为改进，所述牵引提升装置包括提升钢丝绳和多根固定钢丝绳，所述固定钢丝绳下端通过钢丝绳螺帽与设于微震传感器上的连接螺柱相连，多根固定钢丝绳顶部通过钢丝绳接头固定在一起后与提升钢丝绳固定相连。

一种微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将提升钢丝绳通过固定钢丝绳与微震传感器固定相连，将隔热层包裹在微震传感器四周和底部，在隔热层外缠绕电热丝；

步骤2、在底座的安装槽底部涂抹热熔胶，将微震传感器通过固定环定位后粘合在安装槽的底部；

步骤3、在微震传感器四周与底座的安装槽内壁之间注入热熔胶，直至微震传感器四周与底座完全耦合；

步骤4、将套筒与底座固定相连，微震传感器和电热丝的电缆从套筒中引出；

步骤5、将步骤4中连接好套筒的底座导入岩体钻孔内，利用树脂耦合剂将底座和套筒与岩体钻孔耦合，即完成微震传感器孔内安装；

步骤6、当该岩体钻孔监测完毕，需要取出微震传感器时，通过电热丝加热熔融微震传感器与底座之间的热熔胶，然后通过牵引提升装置拉动微震传感器与底座分离并沿着套筒拉出岩体钻孔，完成微震传感器孔内回收。

作为改进，所述底座和套筒外部均设有与岩体钻孔配合定位的支撑柱，底座和套筒通过支撑柱导向安装在岩体钻孔内，通过支撑柱保证底座和套筒与岩体钻孔之间间隙均匀，以保证良好耦合。

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微震传感器与孔壁之间难于粘合的问题；

2、本发明将隔热层包裹在传感器底部及周边，解决了热熔胶加热过程中高温对传感器的损坏问题；

3、本发明将传感器及线缆置于套筒内部，解决了传感器及线缆在安装过程存在磨损和破坏的问题；

4、本发明解决了不同直径微震传感器需采用不同规格的安装装置问题；

5、本发明较好地解决了微震传感器孔内安装与回收问题，结构及生产工艺简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明的微震传感器孔内安装回收装置整体结构剖视图；

图2为本发明的微震传感器孔内安装回收装置俯视图；

图3为微震传感器正视图；

图4为微震传感器俯视图；

图5为微震传感器底面示意图；

图6为底座正视剖面图；

图7为底座俯视图；

图8为套筒顶部的子套筒剖面图；

图9为本发明微震传感器孔内安装回收装置安装在岩体钻孔内示意图。

其中，1-岩体钻孔，2-树脂耦合剂，3-套筒，4-传感器电缆，5-底座外螺纹，6-底座，7-热熔胶，8-连接杆，9-支撑柱，10-微震传感器，11-电热丝，12-隔热层，13-固定环，14-连接螺柱，15-钢丝绳螺帽，16-套筒内螺纹，17-固定钢丝绳，18-钢丝绳接头，19-提升钢丝绳，20-电热电缆，21-安装槽，22-防护盖，23-定位槽，24-微震传感器孔内安装回收装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

如图1至图9所示，一种基于热熔胶的微震传感器孔内安装回收装置，包括套筒3、底座6和微震传感器10、固定钢丝绳17、提升钢丝绳19和隔热层12，提升钢丝绳19与固定钢丝绳17连接，固定钢丝绳17与微震传感器10顶端连接，微震传感器10底部及周边包裹隔热层12，所述底座6内设有用于容纳微震传感器10的安装槽21，安装槽21底部中心处设有放置微震传感器10的定位槽23，安装槽21上部设有对微震传感器10上部定位的固定环13，微震传感器10穿过固定环13置于定位槽23内，微震传感器10底部及周边与底座6的安装槽21内壁粘结，底座6与套筒3连接，在底座6的安装槽21和套筒3内形成一个供微震传感器10以及电缆上下运动的空间，底座6与套筒3一起通过树脂耦合剂埋设于岩体钻孔1内。

如图6所示，所述固定环13通过连接杆8固定在底座6的中心位置，微震传感器10穿过固定环13后与底座6的定位槽23底面通过热熔胶7粘结，通过更换不同大小的固定环13，可以使得同一个底座6适用于不同尺寸大小的微震传感器10，一般来说，定位槽23的直径大于或者略大于微震传感器10直径，以便适应不同尺寸的微震传感器10。

电热丝11还包括电热电缆20，电热丝11成螺线状覆盖微震传感器10底部隔热层12外表面，再成螺旋状缠绕在微震传感器10四周隔热层12外表面，电热电缆20穿过套筒3引到岩体钻孔1外。

如图8和图9所示，所述套筒3由多个子套筒组成，各个子套筒通过丝扣连接，套筒3底部的子套筒下端与底座6通过丝扣连接，孔口位置的套筒3顶部的子套筒顶端与防护盖22通过丝扣连接。

如图1和图3所示，牵引提升装置由钢丝绳螺帽15、多根固定钢丝绳17、钢丝绳接头18和提升钢丝绳19组成，微震传感器10顶端设有三根呈三角形分布的连接螺柱14，固定钢丝绳17下端通过钢丝绳螺帽15与微震传感器10上的连接螺柱14螺纹连接，三根固定钢丝绳17顶端通过钢丝绳接头18固定一起后与提升钢丝绳19连接。

本实施例中，套筒3和底座6四周均与岩体钻孔1通过树脂耦合剂2耦合，本实施例中树脂耦合剂2由不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料按一定比例配制而成，目的是为了使得岩体中的弹性波或应力波无损的传递到底座6上，套筒3和底座6四周还设有支撑柱9，通过支撑柱9可以保证套筒3和底座6与岩体钻孔1之间的均匀间隙，以保证与岩体钻孔1之间的耦合效果。

实施时，首先在岩体钻孔1外通过钢丝绳螺帽15使三根固定钢丝绳17与三个连接螺柱14紧密连接起来，将隔热层12包裹在微震传感器10底部及周边，如图3和图5所示，将电热丝11成螺线状覆盖微震传感器10底部隔热层12外表面，再成螺旋状缠绕在微震传感器10四周隔热层12外表面，在底座6的定位槽23底部涂抹热熔胶7，将微震传感器10穿过固定环13粘合在底座6的定位槽23底部；其次，在底座6与微震传感器10周边注入热熔胶7，直至微震传感器10周边与底座6完全耦合，本发明中所指完全耦合是指套筒3和底座6与岩体钻孔1之间的间隙充满树脂耦合剂2，没有气泡间隙。待热熔胶7凝固后，通过套筒内螺纹16与底座外螺纹5的连接将套筒3紧固在底座6上，然后通过套筒内螺纹16与套筒3外螺纹将各子套筒连接起来，在安装过程中保证固定钢丝绳17、提升钢丝绳19、电热电缆20及传感器电缆4穿过套筒3，利用套筒3形式一个供微震传感器10移动的回收通道，完成微震传感器孔内安装回收装置24制作。最后，将整套装置通过支撑柱9导入岩体钻孔1内，用树脂耦合剂2将整套装置与岩体钻孔1耦合，将岩体钻孔1的孔口位置的套筒3顶端与防护盖22通过丝扣连接，完成整个系统的安装。回收微震传感器10时，加热电热丝11使微震传感器10周围热熔胶7融化，拉动提升钢丝绳19使微震传感器10与底座6分离，沿着套筒3内运动将微震传感器10回收至地面，实现微震传感器10的回收。

（1）为了实现微震传感器10与岩壁耦合良好，本装置通过热熔胶7将微震传感器10粘结在底座6内，用树脂耦合剂2耦合底座6及岩体钻孔1，较好地解决了微震传感器10与孔壁之间难于粘合的问题。树脂锚固剂（即树脂耦合剂2）是由不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料，按一定比例配制而成的粘稠状锚固粘接材料，由聚酯薄膜分割包装呈药卷状，具有常温固化快，粘接强度高，锚固力可靠和耐久力好等优良性能。

（2）为了保护微震传感器10，本装置将隔热层12包裹在微震传感器10底部及周边，解决了热熔胶7加热过程中高温对微震传感器10的损坏问题；本实施例中隔热层12由数层聚酰亚胺薄膜组成。

（3）为了保护微震传感器10及线缆，本装置将微震传感器10及线缆置于套筒3内部，较好地解决了微震传感器10及线缆在安装过程存在磨损和破坏的问题。

（4）为了实现适用于不同规格的微震传感器10，本装置通过调整底座6的定位槽23与固定环13，较好地解决了不同直径微震传感器10需采用不同规格的安装装置问题。

（5）为了方便回收微震传感器10，本装置通过加热电热丝11使微震传感器10周围热熔胶7融化，拉动提升钢丝绳19使微震传感器10与底座6分离，实现微震传感器10的回收，较好地解决了孔内微震传感器10难于回收的问题。

本文中所描述的具体实施实例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于：该回收方法采用的微震传感器孔内安装回收装置，包括套筒、底座、微震传感器和牵引提升装置，所述底座内设有用于容纳微震传感器的安装槽，所述微震传感器底部及四周包裹有隔热层后通过热熔胶安装在底座的安装槽内，所述微震传感器的隔热层外表面设有用于融化其四周热熔胶的加热装置，所述牵引提升装置固定安装在微震传感器顶部，用于牵引微震传感器与底座分离，所述套筒可拆卸的安装在底座顶部，用于为牵引提升装置和线缆提供保护空间，所述底座通过树脂耦合剂耦合安装在岩体钻孔内；所述底座的安装槽内设有用于对微震传感器进行定位的固定环；

所述加热装置为分布于微震传感器底部及四周的隔热层外的电热丝；所述牵引提升装置包括提升钢丝绳和多根固定钢丝绳，所述固定钢丝绳下端通过钢丝绳螺帽与设于微震传感器上的连接螺柱相连，多根固定钢丝绳顶部通过钢丝绳接头固定在一起后与提升钢丝绳固定相连；

回收方法具体包括以下步骤：

步骤1、将提升钢丝绳通过固定钢丝绳与微震传感器固定相连，将隔热层包裹在微震传感器四周和底部，在隔热层外缠绕电热丝；

步骤2、在底座的安装槽底部涂抹热熔胶，将微震传感器通过固定环定位后粘合在安装槽的底部；

步骤3、在微震传感器四周与底座的安装槽内壁之间注入热熔胶，直至微震传感器四周与底座完全耦合；

步骤4、将套筒与底座固定相连，微震传感器和电热丝的电缆从套筒中引出；

步骤5、将步骤4中连接好套筒的底座导入岩体钻孔内，利用树脂耦合剂将底座和套筒与岩体钻孔耦合，即完成微震传感器孔内安装；

步骤6、当该岩体钻孔监测完毕，需要取出微震传感器时，通过电热丝加热熔融微震传感器与底座之间的热熔胶，然后通过牵引提升装置拉动微震传感器与底座分离并沿着套筒拉出岩体钻孔，完成微震传感器孔内回收。

2.如权利要求1所述的微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于：所述固定环通过连接杆固定在底座的中心位置。

3.如权利要求1所述的微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于：所述电热丝在微震传感器底部及四周均呈螺旋形分布。

4.如权利要求1所述的微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于：所述套筒由多节首尾通过丝扣相连的子套筒组成，其中最底部一节子套筒与底座顶部通过丝扣相连，最顶部的子套筒延伸到岩体钻孔外。

5.如权利要求4所述的微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于：所述底座和套筒外部均设有与岩体钻孔配合定位的支撑柱，套筒外部与岩体钻孔也通过树脂耦合剂耦合。

6.如权利要求1所述的微震传感器孔内安装回收方法，其特征在于：所述底座和套筒外部均设有与岩体钻孔配合定位的支撑柱，底座和套筒通过支撑柱导向安装在岩体钻孔内，通过支撑柱保证底座和套筒与岩体钻孔之间间隙均匀，以保证良好耦合。

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