CN111075382A - 煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法，所述布设装置包括外管，所述外管内设有单向阀活塞体、活塞腔、气缸活塞杆和检波器，所述外管内的中部设有活塞本体，所述活塞本体中设有活塞腔，所述活塞腔内设有滑动的气缸活塞杆，所述气缸活塞杆上套合有第一弹簧，所述气缸活塞杆的前端伸出活塞腔并铰接于传感器的后端，所述活塞腔的后端连通至单向阀气道，所述单向阀气道内设有在高压气体通入后能前后滑动的单向阀；由此，本发明的操作简单、方便灵活、与煤壁的接触度好、可靠性高，其利用气压传动装置即可实现孔中各个检波器的伸缩，在进行深孔检波器安装、回收过程中实现快速施工增加可靠性，提高工作效率。

Description

煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及孔内物探的技术领域，尤其涉及一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法。

背景技术

在煤矿井下孔内微震检波器安装过程中，放置检波器工作是比较重要的一个环节，检波器放置后与煤壁的紧密接触对拾取微震信号是非常重要的。目前，在煤矿井下钻孔放置微震检波器的过程中，需要人力推动一串阵列式检波器，而且检波器与孔壁的接触度不高，整个工作量大、效率低、采集数据质量不高。虽然，国内存在放置孔内检波器的装置，但是其结构复杂、可靠性低；尤其是很难保证检波器与孔壁接触度，在复杂钻孔的工况环境下检波器的推进深度有限，不能有效的完成工作。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法，其操作简单、方便灵活、与煤壁的接触度好、可靠性高。

为实现上述目的，本发明公开了一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，包括外管，其特征在于：

所述外管内设有单向阀活塞体、活塞腔、气缸活塞杆和检波器，所述外管内的中部设有活塞本体，所述活塞本体中设有活塞腔，所述活塞腔内设有滑动的气缸活塞杆，所述气缸活塞杆的后端设有紧密抵靠于活塞腔内壁的凸缘，且所述气缸活塞杆上套合有第一弹簧，所述第一弹簧的前后端分别抵靠于凸缘和活塞腔，所述气缸活塞杆的前端伸出活塞腔并铰接于传感器的后端，所述活塞本体的前端设有容置传感器的容置空间，所述容置空间的前端外壁设有供传感器向外伸出的通槽，且外管对应所述通槽设有贯通孔从而气缸活塞杆的伸缩能实现传感器的伸出外管和缩回，所述活塞腔的后端连通至单向阀气道，所述单向阀气道内设有在高压气体通入后能前后滑动的单向阀活塞体，单向阀活塞体先向前移动并向活塞腔连通高压气体，然后再移动以连通活塞腔和外部空间。

其中：所述单向阀活塞体的前端设有凹槽，以供第二弹簧容置，所述第二弹簧的前后端分别抵靠于凹槽和单向阀气道的前壁。

其中：所述单向阀活塞体的中部设有可连通单向阀气道内气体通道的贯通孔，且所述气体通道两端分别连通至外部和内部活塞腔，从而所述单向阀活塞体、第二弹簧、活塞腔、第一弹簧和气缸活塞杆组成一气压传动装置，所述单向阀在一定的高压气体下能够向前移动以压缩第二弹簧，从而使得高压气体与活塞腔导通，在高压气体的作用下，气缸活塞杆向前移动，进而推动检波器向外伸展，将检波器放置在预设的监测点处。

其中：而继续通入高压气体后，单向阀活塞体继续向前移动，使得活塞腔与外界导通，进而活塞腔内的高压气体排出，在第一弹簧的弹力作用下，气缸活塞杆复位，实现检波器的回收。

其中：所述外管内设有连接公插件、信号传输线和连接母插件，所述连接公插件设置于外管前端的容置槽内，所述容置槽设有内螺纹，所述连接母插件设置于外管的后端，且外管后端的外缘设有能螺纹配合内螺纹的外螺纹，连接公插件和连接母插件分别连接于信号传输线的两端，从而多个外管能通过前后端的内外螺纹进行连接，且通过前后外管的连接公插件和连接母插件的配合连接实现信号传输线的依次连接。

其中：所述外管内设有信号传输线和连接母插件，所述连接母插件设置于外管的后端，且外管后端的外缘设有外螺纹。

还公开了一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：选择放置若干个检波器装置，通过内部的连接公插件、连接母插件将装置的信号传输部分连接起来，然后通过螺纹将外管连接起来，依次连接所需检波器，并将连接好的检波器放置于孔内；

步骤二：向内通入高压气体，在压力作用下，单向阀活塞体向右运动压缩活塞处第二弹簧，高压气体通过进气通道进入到活塞腔推动气缸活塞杆，进而推动检波器向外伸展；停止通入低压气体，单向阀活塞体的进气口关闭，活塞腔内一直保持低压状态，检波器固定于测点位置处；

步骤三：向内继续通入高压气体，在压力作用下单向活塞体向右移动，使得活塞腔与外界连通，将活塞腔中的高压气体排出，气缸活塞杆向左移动将连接的检波器复位到收缩状态，最后停止通气，将装置提出孔外。

通过上述内容可知，本发明的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置及其施工方法具有如下效果：

1、操作简单、方便灵活、与煤壁的接触度好、可靠性高。

2、利用气压传动装置即可实现孔中各个检波器的伸缩，在进行深孔检波器安装、回收过程中实现快速施工增加可靠性，提高工作效率。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置的结构示意图。

图2显示了本发明伸展状态的结构示意图。

图3显示了本发明的整体结构孔口部分图。

图4显示了本发明的整体结构孔内前端部分图。

图5A、图5B显示了本发明的整体连接图；

附图标记：

1、传导线；2、检波器；3、电缆公插件；4、电缆母插件；5、第一弹簧；6、第二弹簧；7、活塞腔；8、单向阀活塞体；9、气缸活塞杆；10、外管；11、装置前端管体；12、装置中间管体；13、装置后端管体。

具体实施方式

参见图1和2，显示了本发明的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置。

所述煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置包括外管10，所述外管10内设有连接公插件3、信号传输线1、单向阀活塞体8、活塞腔7、气缸活塞杆9、检波器2和连接母插件4，所述连接公插件3设置于外管10前端的容置槽内，所述容置槽设有内螺纹，所述连接母插件4设置于外管10的后端，且外管10后端的外缘设有能螺纹配合内螺纹的外螺纹，连接公插件3和连接母插件4分别连接于信号传输线1的两端，从而多个外管10能通过前后端的内外螺纹进行连接，且通过前后外管的连接公插件3和连接母插件4的配合连接实现信号传输线1的依次连接。所述外管10内的中部设有活塞本体，所述活塞本体中设有活塞腔7，所述活塞腔7内设有滑动的气缸活塞杆9，所述气缸活塞杆9的后端设有紧密抵靠于活塞腔7内壁的凸缘，且所述气缸活塞杆9上套合有第一弹簧5，所述第一弹簧5的前后端分别抵靠于凸缘和活塞腔7，所述气缸活塞杆9的前端伸出活塞腔7并铰接于传感器2的后端，所述活塞本体的前端设有容置传感器2的容置空间，所述容置空间的前端外壁设有供传感器2向外伸出的通槽，且外管10对应所述通槽设有贯通孔，从而气缸活塞杆9的伸缩能实现传感器2的伸出外管和缩回，所述活塞腔7的后端连通至单向阀气道，所述单向阀气道内设有能前后滑动的单向阀活塞体8，在一个优选实施例中，所述单向阀活塞体8为哑铃状，且中部贯穿于单向阀气道的后壁，从而单向阀活塞体8能在单向阀气道实现前后滑动，所述单向阀活塞体8的中部外缘为弧形从而在高压气体驱动向前移动时实现高压气体从中部通入，并从单向阀气道内的气体通道连通至活塞腔，所述单向阀活塞体8的前端设有凹槽，以供第二弹簧6容置，所述第二弹簧6的前后端分别抵靠于凹槽和单向阀气道的前壁，所述单向阀活塞体8的中部设有可连通单向阀气道内气体通道和外部通道的贯通孔，且所述外部通道连通至外界，中部的弧形能在单向阀活塞体8继续向前移动时关闭高压气体的进入并连通活塞腔和外界，将通入的高压气体从而所述单向阀活塞体8、第二弹簧6、活塞腔7、第一弹簧5和气缸活塞杆9组成一气压传动装置，所述单向阀活塞体8在0.3MP的高压气体下能够向前移动以压缩第二弹簧6，从而使得高压气体与活塞腔7导通，在高压气体的作用下，气缸活塞杆9向前移动，进而推动检波器2向外伸展，将检波器2放置在预设的监测点处。

而继续通入0.3Mpa高压气体后，单向阀活塞体8继续向前移动，使得活塞腔7与外界导通，进而活塞腔7内的高压气体排出，在第一弹簧5的弹力作用下，气缸活塞杆9复位，实现检波器2的回收。

由此，所述检波器2、第一弹簧5、第二弹簧6、活塞腔7、单向阀活塞体8、气缸活塞杆9组成检波器伸缩系统。在装置前端充入高压气体，气压将推动单向阀活塞体向右移动，进而推动检波器向外伸展；回收时继续通入高压气体，活塞腔内的气体会从出气口泄出，检波器恢复原来的收缩状态。

由此可见，本发明的装置操作简单可靠，通过两个弹簧和气压传动装置的设置，利用气压传动装置即可实现孔中各个检波器的伸缩，在进行深孔检波器安装、回收过程中实现快速施工增加可靠性，提高工作效率。

在图3所示的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置中，前端的连接公插件3是用来与孔外设备连接的。

在图4所示的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置中，该实施例的外管的前端是封闭状态，没有前端的连接公插件，信号传输线直接连接至传感器。

如图5A和图5B所示，是装置的整体连接图，图5A中两个部分通过电缆公插件、电缆母插件实现信号线缆的连接，中部的外管连接至装置前端管体11，装置的中间管体12连接至装置后端管体13，所述装置后端管体13的前端封闭。通过管体的螺纹连接整个装置的外管；其中主要部件装置是根据所需检波器的数量灵活变化。

本发明还涉及一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置的施工方法，其包括以下步骤：

步骤一：首先根据预设方案选择放置若干个检波器装置，通过内部的连接公插件3、连接母插件4将装置的信号传输部分连接起来，然后通过螺纹将外管10连接起来，依次连接所需检波器，并将连接好的检波器放置于孔内。

步骤二：在孔口管体处向管体通入0.3MP压气体，在压力作用下，单向阀活塞体8向右运动压缩活塞处第二弹簧6，气体通过进气通道进入到活塞腔7推动气缸活塞杆9，进而推动检波器2向外伸展；停止通入低压气体，单向阀活塞体8的进气口关闭，活塞腔7内一直保持低压状态，检波器2固定于测点位置处。

步骤三：在结束探测任务后需要回收检波器装置，则需要将检波器2恢复到收缩状态，方便向孔口移动；从孔口位置外管10向装置内继续通入0.3MP气体，在压力作用下单向活塞体8向右移动，使得出气孔与外界连通，将活塞腔7中的高压气体排出，气缸活塞杆9向左移动将连接的检波器2复位到收缩状态，最后停止通气，将装置提出孔外。

本发明中传感器与气缸活所述的整个活塞连接传动装置通过对腔体中通入高压气体后将连接的检波器伸展开来，与钻孔内壁紧密接触。用于深孔检波器快速安装，放置检波器数量可灵活变化，使用方便，检波器与孔壁的耦合度高，具备快速回收的功能，从而推动煤矿井下地震勘探技术的发展和应用。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (7)

1.一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，包括外管，其特征在于：

所述外管内设有单向阀活塞体、活塞腔、气缸活塞杆和检波器，所述外管内的中部设有活塞本体，所述活塞本体中设有活塞腔，所述活塞腔内设有滑动的气缸活塞杆，所述气缸活塞杆的后端设有紧密抵靠于活塞腔内壁的凸缘，且所述气缸活塞杆上套合有第一弹簧，所述第一弹簧的前后端分别抵靠于凸缘和活塞腔，所述气缸活塞杆的前端伸出活塞腔并铰接于传感器的后端，所述活塞本体的前端设有容置传感器的容置空间，所述容置空间的前端外壁设有供传感器向外伸出的通槽，且外管对应所述通槽设有贯通孔从而气缸活塞杆的伸缩能实现传感器的伸出外管和缩回，所述活塞腔的后端连通至单向阀气道，所述单向阀气道内设有在高压气体通入后能前后滑动的单向阀活塞体，单向阀活塞体先向前移动并向活塞腔连通高压气体，然后再移动以连通活塞腔和外部空间。

2.如权利要求1所述的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，其特征在于：所述单向阀活塞体的前端设有凹槽，以供第二弹簧容置，所述第二弹簧的前后端分别抵靠于凹槽和单向阀气道的前壁。

3.如权利要求2所述的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，其特征在于：所述单向阀活塞体的中部设有可连通单向阀气道内气体通道的贯通孔，且所述气体通道两端分别连通至外部和内部活塞腔，从而所述单向阀活塞体、第二弹簧、活塞腔、第一弹簧和气缸活塞杆组成一气压传动装置，所述单向阀在一定的高压气体下能够向前移动以压缩第二弹簧，从而使得高压气体与活塞腔导通，在高压气体的作用下，气缸活塞杆向前移动，进而推动检波器向外伸展，将检波器放置在预设的监测点处。

4.如权利要求3所述的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，其特征在于：而继续通入高压气体后，单向阀活塞体继续向前移动，使得活塞腔与外界导通，进而活塞腔内的高压气体排出，在第一弹簧的弹力作用下，气缸活塞杆复位，实现检波器的回收。

5.如权利要求1所述的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，其特征在于：所述外管内设有连接公插件、信号传输线和连接母插件，所述连接公插件设置于外管前端的容置槽内，所述容置槽设有内螺纹，所述连接母插件设置于外管的后端，且外管后端的外缘设有能螺纹配合内螺纹的外螺纹，连接公插件和连接母插件分别连接于信号传输线的两端，从而多个外管能通过前后端的内外螺纹进行连接，且通过前后外管的连接公插件和连接母插件的配合连接实现信号传输线的依次连接。

6.如权利要求1所述的煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置，其特征在于：所述外管内设有信号传输线和连接母插件，所述连接母插件设置于外管的后端，且外管后端的外缘设有外螺纹。

7.一种煤矿井下水平深孔阵列式检波器布设装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：选择放置若干个检波器装置，通过内部的连接公插件、连接母插件将装置的信号传输部分连接起来，然后通过螺纹将外管连接起来，依次连接所需检波器，并将连接好的检波器放置于孔内；

步骤二：向内通入高压气体，在压力作用下，单向阀活塞体向右运动压缩活塞处第二弹簧，高压气体通过进气通道进入到活塞腔推动气缸活塞杆，进而推动检波器向外伸展；停止通入低压气体，单向阀活塞体的进气口关闭，活塞腔内一直保持低压状态，检波器固定于测点位置处；

步骤三：向内继续通入高压气体，在压力作用下单向活塞体向右移动，使得活塞腔与外界连通，将活塞腔中的高压气体排出，气缸活塞杆向左移动将连接的检波器复位到收缩状态，最后停止通气，将装置提出孔外。

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