CN111208211B - 一种岩体深部微震定位校正的敲击装置 - Google Patents

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Abstract

一种岩体深部微震定位校正的敲击装置，属于岩体工程技术领域。技术要点：包括：主体系统、控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统，所述控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统均安装在所述主体系统上，所述控制系统分别与所述弹力系统和计时系统连接，所述控制系统用于同时触发所述弹力系统和计时系统，所述敲击系统与所述弹力系统连接。有益效果：本发明所述的岩体深部微震定位校正的敲击装置能避免因地表开挖扰动产生的裂隙影响微震监测前期校正定位系统的精确度；可控制插入岩体深度，可控制敲击的强度；敲击和计时同时发生，消除人为误差；便于携带、操作方便、价格低廉。

Description

一种岩体深部微震定位校正的敲击装置
技术领域
本发明属于岩体工程技术领域，包含采矿、水利水电、交通等，尤其涉及一种岩体深部微震监测的校正定位的装置。
背景技术
深部高应力围岩的控制需要建立在高应力条件下围岩的变形、损伤、破坏状态的评定基础上。然而，由于岩石材料的特殊性(存在节理、裂隙等)，以及地质条件的复杂性，现场施工中难以采用单一的监测方法对岩体的破裂损伤状态做出评价。尽管应力计、位移计等岩体稳定性监测方法能够量测局部点位的应力、变形等，但无法掌握深部采动岩体全局范围内的状态改变以及采动、开挖、环境改变等造成的应力调整。基于全场位移(变形)的测量方法只能探测岩体表面坐标等信息的改变，但无法了解内部的状态调整以及解释表面状态改变的内在机理，同时还受施工等多因素影响。更重要的是，地下采动岩体的失稳是其内部微破裂不断积累的结果，以位移、应力等为主的岩体稳定性监测结果滞后于产生的微破裂，导致无法及早并及时采取恰当的处置措施，延缓或制止失稳的发生。因此，研究“体”式、实时、不受环境干扰的岩体灾害监测预警方法，达到对岩体内部损伤状态的诊断，对推动我国未来深部地下岩体的稳定性分析技术发展、保证安全生产、建设和运营具有重要的理论与实际意义。
作为一种时空动态、三维“体”的监测方法，微震监测技术能够及时发现岩体内部破裂，并实时分析裂缝萌生、发育、扩展、演化、贯通直至宏观破裂的产生，是深部高应力岩体稳定性监测的重要手段。尽管微震监测技术在岩体稳定性研究中已有相关应用，但现有微震监测方法还存在诸多问题。例如，波速及其波到达传感器的绝对时间不够精确等问题，影响震相分析和确定震源的位置，所以需要利用监测系统对定位系统进行前期校准。关于定位问题微震监测前期的定位校正通常定位校正时工作人员敲击地表面产生震动波，通过传感器接收信号计算震源位置，一方面，由于工作人员反应速度不同，且反应速度慢，导致计算得到波的传播时间存在误差；另一方面，由于地表开挖扰动产生的裂隙会严重影响震动波的正常传播，且震源发出的矿震波向四处八方传播,地表敲击产生的震动波方向只为地面以下，与实际微震产生的震动波不符。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种岩体深部微震定位校正的敲击装置，该装置能避免因人为因素及地表开挖扰动产生的裂隙影响微震监测前期校正定位系统的精确度，可控制插入岩体深度，可控制敲击的强度。
技术方案如下：
一种岩体深部微震定位校正的敲击装置，包括：主体系统、控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统，所述控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统均安装在所述主体系统上，所述控制系统分别与所述弹力系统和计时系统连接，所述控制系统用于同时触发所述弹力系统和计时系统，所述敲击系统与所述弹力系统连接。
进一步的，所述主体系统包括：外壳、卡口A、卡口B、伸缩节、冲击室、上盖，所述外壳上设置所述卡口A和卡口B，所述外壳上设置可调整长度的伸缩节，所述冲击室与所述外壳连接，所述冲击室上设置所述上盖。
进一步的，所述控制系统包括：控制把手、控制杆、控制按钮、推动杆、挡板，所述控制把手与所述控制杆的一端连接，所述控制杆的另一端与所述控制按钮连接，所述控制按钮与所述推动杆连接，所述推动杆与所述挡板连接。
进一步的，所述弹力系统包括：弹簧室、弹簧、固定板，所述弹簧、固定板和固定板设置在所述弹簧室内，所述固定板与所述弹簧连接。
进一步的，所述计时系统包括：计时器、正极片、负极片、导线，所述计时器固定在所述外壳上，所述正极片安装在所述控制把手上，所述负极片固定在与所述正极片相对的位置，所述正极片和负极片分别通过所述导线与所述计时器连接。
进一步的，所述敲击系统包括：冲击锤和卡垫，所述冲击锤和卡垫接触连接。
进一步的，所述弹簧一端与所述固定板连接、所述弹簧压缩状态下，另一端与所述挡板接触连接；所述弹簧伸张状态下，另一端与所述冲击锤接触连接。
进一步的，所述外壳上设置有刻度标识。
本发明所述的岩体深部微震定位校正的敲击装置能避免因地表开挖扰动产生的裂隙影响微震监测前期校正定位系统的精确度；可控制插入岩体深度，可控制敲击的强度；敲击和计时同时发生，消除人为误差；便于携带、操作方便、价格低廉。
附图说明
图1为本发明敲击装置结构示意图；
图2为本发明弹簧室侧面结构示意图；
图中附图标记如下1-外壳、2-控制把手、3-卡口A、4-卡口B、5-计时器、6-正极片、7-负极片、8-导线、9-伸缩节、10-控制杆、11-冲击室、12-上盖、13-控制按钮、14-弹簧室、15-弹簧、16-固定板、17-冲击锤、18-卡垫、19-推动杆、20-挡板。
具体实施方式
下面结合附图1-2对岩体深部微震定位校正的敲击装置做进一步说明。
实施例1
一种岩体深部微震定位校正的敲击装置，包括：主体系统、控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统，所述控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统均安装在所述主体系统上，所述控制系统分别与所述弹力系统和计时系统连接，所述控制系统用于同时触发所述弹力系统和计时系统，所述敲击系统与所述弹力系统连接。
所述主体系统包括：外壳1、卡口A3、卡口B4、伸缩节9、冲击室11、上盖12，所述外壳1上设置所述卡口A3和卡口B4，所述外壳1上设置可调整长度的伸缩节9，所述冲击室11与所述外壳1连接，所述冲击室11上设置所述上盖12，所述外壳1上设置有刻度标识。
所述控制系统包括：控制把手2、控制杆10、控制按钮13、推动杆19、挡板20，所述控制把手2与所述控制杆10的一端连接，所述控制杆10的另一端与所述控制按钮13连接，所述控制按钮13与所述推动杆19连接，所述推动杆19与所述挡板20连接。
所述弹力系统包括：弹簧室14、弹簧15、固定板16，所述弹簧15、固定板16和固定板设置在所述弹簧室14内，所述固定板16与所述弹簧15连接。
所述计时系统包括：计时器5、正极片6、负极片7、导线8，所述计时器5固定在所述外壳1上，所述正极片6安装在所述控制把手2上，所述负极片7固定在与所述正极片6相对的位置，所述正极片6和负极片7分别通过所述导线8与所述计时器5连接。
所述敲击系统包括：冲击锤17和卡垫18，所述冲击锤17和卡垫18接触连接。
所述弹簧15一端与所述固定板16连接、所述弹簧15压缩状态下，另一端与所述挡板20接触连接；所述弹簧15伸张状态下，另一端与所述冲击锤17接触连接。
在需要敲击的位置钻出预先设计深度的孔，打开上盖12将弹簧室14内的弹簧15调制到压缩状态，可通过调整弹簧15的级别调整震动波的强度，此时弹簧15一端顶在挡板20上，另一端顶在固定板16上，控制按钮13突出弹簧室14外壁，控制把手2卡在卡口A3位置上，关闭上盖12。
调节伸缩节9与控制杆10到适当长度，计时器5调到计时状态，然后将整个装置根据外壳1上的刻度插入设计深度，然后将仪器稳定，把控制把手2从卡口A3的位置推到卡口B4位置上卡住，控制把手2带动控制杆10向前移动，控制杆10带动正极片6像负极片7移动，控制杆10另一端按下控制按钮13，控制按钮13带动推动杆19，推动杆19再推动挡板20向上移动，挡板20向上移动后弹簧15与挡板20不再接触，所述推动杆19中部为中空结构，处于压缩的弹簧15从推动杆19之间迅速弹出，弹簧15一端连接固定板16不会移动，由于作用力和反作用力原理弹簧15会迅速推动冲击锤17，冲击锤17沿着卡垫18向外移动撞击岩石，产生震动波，与此同时，正极片6与负极片7相接触，通过导线8使计时器5开始计时，即计时器5计时与冲击锤17撞击岩石同步发生，当采集系统接收到信号后，记录计时器5读数，完成一次撞击。
当冲击锤17撞击岩石后短暂时间恢复自然状态，自然状态下弹簧15没有拉伸或压缩，此时弹簧15的长度加上冲击锤17小于冲击室11的一半，即弹簧15和冲击锤17都在冲击室11内部。可顺利从钻孔中拿出撞击，敲击结束，可通过传感器采集仪、电脑等装置结合计时器5的读数计算震源位置，若不准确再进行调整。
实施例2
本发明研发一种便于携带、操作方便、价格低廉的岩石深部的敲击装置。
该装置包括主体系统、控制系统、弹力系统、计时系统和敲击系统几部分。适用于避免因地表开挖扰动产生的裂隙影响微震监测前期定位系统的校正。
(1)主体系统
主体系统主要由外壳1、卡口A3、卡口B4、伸缩节9、冲击室11、上盖12组成。
(2)控制系统.
控制系统主要由控制把手2、控制杆10、控制按钮13、推动杆19、挡板20组成。
(3)弹力系统
弹力系统主要由弹簧室14、弹簧15、固定板16组成。
(4)计时系统
计时系统主要由计时器5、正极片6、负极片7、导线8组成。
(5)敲击系统
敲击系统主要由冲击锤19、卡垫18组成。
参见图1，外壳1底部连接冲击室11构成了整个装置的外貌轮廓，冲击室11包括上盖12、控制按钮13、弹簧室14、弹簧15、固定板16、冲击锤17、卡垫18、推动杆19、挡板20。外壳1带有刻度，可知插入岩石内部的尺寸，外壳1带有伸缩节9可用来调整冲击室11进入岩体的具体位置，卡口A3和卡口B4用来卡住控制把手2，控制把手2连接控制杆10的上端，控制把手2可以使控制杆10在外壳1内部可上下移动，在控制把手2和控制杆10连接的位置上连接着正极片6，正极片6可随控制把手2与控制杆10上下移动，正极片6连着导线8，导线8的另一端连接计时器5，在卡口B4位置处的外壳1上固定着负极片7，负极片7不能移动，负极片7和正极片6一样通过导线8与计时器5相连接，计时器5固定在外壳1表面。控制杆10的下端连接控制按钮13，控制杆10与伸缩节9一样可以伸缩，控制按钮13卡在弹簧室14上，可在弹簧室14外壁上下移动，弹簧室14内部包括固定板16和弹簧14，可通过调整弹簧的级别调整震动波的强度，固定板16固定在弹簧室14上，弹簧15一端固定在固定板17上，另一端固定在冲击锤17上，冲击锤17被卡垫18卡在冲击室11中间位置可左右移动。上盖12在冲击室11上表面，可打开对冲击室11内部进行操作。
参见图2，控制按钮13卡在弹簧室14外壁可以上下移动，控制按钮13连接两个推动杆19，推动杆19另一侧连接着挡板20，挡板20内侧为弹簧15，此时弹簧15处于压缩状态。当控制按钮13向上移动带动推动杆19，推动杆19推动挡板20向上移动，当弹簧15与挡板20不再接触时，弹簧15将弹出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种岩体深部微震定位校正的敲击装置，其特征在于，包括：主体系统、控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统，所述控制系统、弹力系统、计时系统、敲击系统均安装在所述主体系统上，所述控制系统分别与所述弹力系统和计时系统连接，所述控制系统用于同时触发所述弹力系统和计时系统，所述敲击系统与所述弹力系统连接；
所述弹力系统包括：弹簧室(14)，所述弹簧(15)、固定板(16)设置在所述弹簧室(14)内，所述弹簧(15)一端固定在固定板(16)上，另一端固定在冲击锤(17)上，可通过调整弹簧的级别调整震动波的强度；
所述控制系统包括：控制把手(2)、控制杆(10)、控制按钮(13)、推动杆(19)、挡板(20)，所述控制把手(2)与所述控制杆(10)的一端连接，所述控制杆(10)的另一端与所述控制按钮(13)连接，所述控制按钮(13)与所述推动杆(19)连接，所述推动杆(19)与所述挡板(20)连接；控制按钮(13)卡在弹簧室(14)外壁可以上下移动，控制按钮（13）连接两个推动杆（19），推动杆（19）另一侧连接着挡板（20），挡板（20）内侧为弹簧（15），此时弹簧（15）处于压缩状态；当控制按钮（13）向上移动带动推动杆（19），推动杆（19）推动挡板（20）向上移动，当弹簧（15）与挡板（20）不再接触时，弹簧（15）将弹出；
所述敲击系统包括：冲击锤(17)和卡垫(18)，所述冲击锤(17)和卡垫(18)接触连接，冲击锤(17)被卡垫(18)卡在冲击室(11)中间位置可左右移动；
所述计时系统包括：计时器(5)、正极片(6)、负极片(7)、导线(8)，所述计时器(5)固定在外壳(1)上，所述正极片(6)安装在所述控制把手(2)上，所述负极片(7)固定在与所述正极片(6)相对的位置，所述正极片(6)和负极片(7)分别通过所述导线(8)与所述计时器(5)连接。
2.如权利要求1所述的岩体深部微震定位校正的敲击装置，其特征在于，所述主体系统包括：外壳(1)、卡口A(3)、卡口B(4)、伸缩节(9)、冲击室(11)、上盖(12)，所述外壳(1)上设置所述卡口A(3)和卡口B(4)，卡口A(3)和卡口B(4)用来卡住控制把手（2），所述外壳(1)上设置可调整长度的伸缩节(9)，所述冲击室(11)与所述外壳(1)连接，上盖(12)在冲击室(11)上表面，可打开对冲击室(11)内部进行操作。
3.如权利要求2所述的岩体深部微震定位校正的敲击装置，其特征在于，所述外壳(1)上设置有刻度标识。
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