CN112068192B - 一种微震传感器的可移动式安装装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微震传感器的可移动式安装装置及安装方法，其中装置包括注浆安装组件和堵浆组件，注浆安装组件包括排气管、注浆管和若干导波杆，堵浆组件包括堵浆塞近孔底部分、堵浆塞近孔口部分和压紧螺母；堵浆塞两部分均为一端敞口的圆筒状结构，且底部均设有排气管通孔、注浆管通孔和导波杆通孔；若干导波杆依次首尾相连得到的导波杆整体结构，与排气管和注浆管，均穿过堵浆组件上的对应通孔，且顶端导波杆伸出堵浆塞近孔口部分的部分与压紧螺母连接，并压紧螺母受外力推动堵浆塞近孔口部分嵌入到堵浆塞近孔底部分内侧面，使堵浆塞近孔底部分沿径向膨胀；另外，导波杆整体结构伸出压紧螺母的顶部与微震传感器固定连接。本发明能保证密封质量且达到不漏浆的目的。

Description

一种微震传感器的可移动式安装装置及安装方法

技术领域

本发明属于微震监测技术领域，具体涉及一种微震传感器的可移动式安装装置及安装方法。

背景技术

随着矿山开采逐步向深部转移，地应力越来越大。巷道和采场开挖后岩体内部应力发生转移与重分布，在爆破等动力扰动下容易发生岩爆、顶板垮塌等动力灾害，导致严重的人员伤亡与设备损坏，造成大量的直接和间接经济损失。

为了获取岩体开挖后岩体内部微震事件的分布及发生规律，进而分析岩体内部应力的转移与变化趋势，为潜在岩体失稳灾害预警提供依据，国内外很多矿山逐步建立起了微震监测系统。在微震监测系统构建过程中，通常都是将微震传感器注浆安装在预先打好的钻孔中。然而，微震传感器通常都有一定监测范围限制，当监测范围内矿石采完之后，微震监测系统便无法提供足够有效的数据进行分析，而采用注浆方法安装的微震传感器无法回收再次安装使用，如果要在其他地方进行监测，只能重新购买传感器进行安装，导致监测成本居高不下。如果能够将微震监测系统的传感器安装为可移动式的，当一个区域的矿体采完之后可以将微震监测系统转移到下一个待监测区域，将大大降低监测成本。

巷道开挖的过程中，由于爆破作用的影响，巷道周围岩体中存在破碎区、松动区和塑性区，其影响范围一般为巷道半径的3-5倍。因此，如果直接将传感器安装在钻孔孔口，由于破碎岩体的存在，岩体内部破裂信号在经过破碎区的时候会逐渐衰减消失。因此，如果能将传感器安装在深钻孔中，将有效提高岩体破裂信号的接收能力。然而，现有注浆方法无法实现微震传感器可移动式深孔安装。为此，我们提出采用导波杆传导深部岩体破裂信号，将微震传感器安装在钻孔孔口导波杆上的安装方法。但是，如果巷道半径较小，而导波杆较长，则会被巷道壁阻挡无法插入钻孔中，造成安装难题。

此外，矿山常用的注浆方式是采用棉花或木塞或橡胶塞堵在孔口进行注浆。由于巷道壁凹凸不平，因此钻孔孔口通常也是不规则的形状，因此钻孔孔口通常也是不规则的形状，且木塞或橡胶塞的尺寸不能完全和钻孔匹配，随着钻孔内部水泥砂浆的增多，其产生的压力越来越大，极易导致注浆过程中发生喷浆和漏浆的情况，岩体与导波杆耦合质量差，严重影响着注浆效果，使传感器接收信号性能大打折扣。

因此，研发一种既能快速安装且使用简便、又能保证密封质量达到不漏浆目的的、用于矿山深孔注浆安装可移动式微震传感器的安装装置和方法，是非常有必要的。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种微震传感器的可移动式安装装置及安装方法，既能快速安装且使用简便、又能保证密封质量达到不漏浆的目的。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种微震传感器的可移动式安装装置，包括注浆安装组件和堵浆组件，所述注浆安装组件包括排气管、注浆管和若干导波杆，所述堵浆组件包括堵浆塞近孔底部分、堵浆塞近孔口部分和压紧螺母；

所述堵浆塞近孔底部分和堵浆塞近孔口部分，均为与地质钻孔直径相匹配的一端敞口的圆筒状结构，且敞口相对设置于地质钻孔的孔口位置；所述堵浆塞近孔口部分与堵浆塞近孔底部分，在底部均设有排气管通孔、注浆管通孔和导波杆通孔；

所述排气管穿过所述堵浆组件的排气管通孔，并延伸至地质钻孔的底部；

所述注浆管穿过所述堵浆组件的注浆管通孔，并伸出所述堵浆塞近孔底部分预设长度；

所述若干导波杆依次首尾相连得到导波杆整体结构，所述导波杆整体结构设置于地质钻孔内部，且顶端穿过所述堵浆组件的导波杆通孔且形状呈异形匹配；

所述压紧螺母与导波杆整体结构在堵浆塞近孔口部分的伸出部分螺纹连接，通过旋紧压紧螺母以将堵浆塞近孔口部分嵌入到堵浆塞近孔底部分内侧面，使堵浆塞近孔底部分沿径向膨胀；

所述导波杆整体结构伸出压紧螺母的顶部与微震传感器固定连接。

进一步的，所述堵浆塞近孔底部分由可变形材料制成，所述堵浆塞近孔口部分由硬质金属材料制成。

进一步的，所述可变形材料采用橡胶。

进一步的，所述导波杆整体结构的近孔口端，呈圆柱状且沿长度方向设置V型槽；所述堵浆塞近孔口部分的导波杆通孔的形状，与导波杆整体结构的近孔口端V型槽形状互补契合。

进一步的，所述堵浆塞近孔底部分，与导波杆整体结构的顶端导波杆通过螺纹固定连接。

进一步的，所述导波杆整体结构伸出压紧螺母的顶部与微震传感器通过螺纹连接。

进一步的，所述导波杆整体结构的所有导波杆，底部均设置螺纹孔；所述导波杆整体结构除顶端导波杆外的其余导波杆，顶部均设置与底部螺纹孔尺寸匹配的外螺纹；相邻两个导波杆之间，通过螺纹孔与外螺纹进行螺纹连接。

进一步的，敞口相对设置于孔口位置的堵浆塞近孔口部分与堵浆塞近孔底部分，两部分在底部的相对位置分别设有排气管通孔、注浆管通孔和导波杆通孔。

本发明还提供一种微震传感器的可移动式安装方法，包括以下步骤：

步骤1，将1个导波杆3与注浆管绑定并插入至地质钻孔2的底部；然后将所有导波杆依次首尾固定连接，构成导波杆整体结构；

步骤2，将堵浆塞近孔底部分敞口朝向孔口方向，通过底部设置的导波杆通孔，套装固定于导波杆整体结构的顶端导波杆上；

步骤3，将注浆管和排气管分别穿过堵浆塞近孔底部分底部的注浆管通孔和排气管通孔，其中排气管伸出堵浆塞近孔底部分预设长度；

步骤4，将堵浆塞近孔口部分敞口背离孔口方向，通过底部设置的导波杆通孔与顶端导波杆呈异形匹配，套装于导波杆整体结构的顶端导波杆、且位于堵浆塞近孔底部分的上方；

步骤5，将注浆管和排气管分别穿过堵浆塞近孔口部分底部的注浆管通孔和排气管通孔；

步骤6，将压紧螺母通过螺纹旋转套入顶端导波杆上，并旋转压紧螺母以推动堵浆塞近孔口部分向地质钻孔底部移动以嵌入到堵浆塞近孔底部分内侧面，使堵浆塞近孔底部分沿径向膨胀，进而使堵浆塞近孔底部分与地质钻孔紧密接触；

步骤7，将注浆机与注浆管连接，通过注浆管向地质钻孔注入泥浆，直到排气管中有泥浆排出；

步骤8，将微震传感器安装在顶端导波杆的顶端。

有益效果

本发明的优点包括：

a.爆破形成的地质钻孔内壁凹凸不平，钻孔孔口通常为不规则形状，常规注浆方法均采用木塞或橡胶塞进行孔口封堵，但由于钻孔施工和木塞或橡胶塞加工时的误差，其尺寸不能完全和钻孔匹配，本发明的堵浆组件分别采用堵浆塞近孔底部分、堵浆塞近孔口部分和压紧螺母，可通过堵浆塞近孔口部分将来自压紧螺母传递的轴向外力转换为径向力，以挤压堵浆塞近孔底部分沿外周膨胀，实现了对地质钻孔的有效密封，解决了传统木塞或橡胶塞等无法与钻孔耦合完全的难题，避免了因漏浆导致的注浆质量差的问题。进一步的，堵浆塞近孔底部分、堵浆塞近孔口部分分别采用变形材料和硬质金属材料，密封效果更好。

b.常规方法采用的木塞或橡胶塞与钻孔耦合不完全，钻孔内注入的水泥砂浆产生的压力极易导致注浆过程中发生喷浆和漏浆的情况。本发明中所设计的堵浆塞与钻孔内部岩体紧密接触，防止了注浆过程中钻孔内浆液压力过大造成喷浆的问题，提高了一次注浆安装成功的概率，可用于不同设计安装角的传感器注浆安装。

c.本发明中设计的导波杆通过水泥砂浆与钻孔壁完全耦合，各部分均可直接接收和传播岩体破裂产生的微震信号，通过设计任意的钻孔角度，均可有效将岩体内部的波传至微震传感器，避免了波传播过程中经过破碎岩体衰减消失。

d.本发明中导波杆的使用将微震传感器裸露在钻孔内部，传感器与导波杆之间直接通过螺纹耦合连接，保证了信号接收质量，实现了传感器可拆卸移动，降低了传感器消耗成本。

e.本发明中采用多段导波杆顺次旋合连接，随着导波杆段数增加，底部旋合会越来越紧，相比于采用锚连接或销连接的装置，其导波质量更好，解决了长导波杆无法在较深的地质钻孔中安装的问题。

f.堵浆塞近孔口部分与顶端导波杆之间通过V型槽契合连接，避免了所述的压紧螺母旋紧过程中带动所述的堵浆塞近孔口部分发生旋转导致排气管和注浆管绞缠在一起无法注浆的问题。

附图说明

图1是本发明实施例所述微震传感器的可移动式安装装置的注浆装配图；

图2是本发明实施例所述堵浆组件的结构剖面图；

图3是本发明实施例所述堵浆塞近孔底部分的结构剖面图；

图4是本发明实施例所述堵浆塞近孔口部分的结构剖面图；

图5是本发明实施例所述压紧螺母的结构剖面图；

图6是本发明实施例中非顶端导波杆的结构剖面图；

图7是本发明实施例中顶端导波杆的结构剖面图；

附图标记：1：岩体；2：地质钻孔；3：导波杆；4：排气管；5：堵浆塞近孔底部分；6：堵浆塞近孔口部分；7：压紧螺母；8：微震传感器；9注浆管。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，对本发明的技术方案作进一步解释说明。

本实施例提供的微震传感器8的可移动式安装装置，如图1所示，包括注浆安装组件和堵浆组件，所述注浆安装组件包括排气管4、注浆管9和若干导波杆3，所述堵浆组件包括堵浆塞近孔底部分5、堵浆塞近孔口部分6和压紧螺母7。

所述堵浆塞近孔底部分5和堵浆塞近孔口部分6，如图1、2所示，均为与地质钻孔2直径相匹配的一端敞口的圆筒状结构，且敞口相对设置于地质钻孔2的孔口位置；敞口相对设置于孔口位置的堵浆塞近孔口部分6与堵浆塞近孔底部分5，两部分在底部的相对位置分别设有排气管通孔、注浆管通孔和导波杆通孔。

如图1所示，所述排气管4穿过所述堵浆组件的排气管通孔，并延伸至地质钻孔2的底部；所述注浆管9穿过所述堵浆组件的注浆管通孔，并伸出所述堵浆塞近孔底部分5预设长度。

如图1所示，所述若干导波杆3依次首尾相连得到导波杆整体结构，所述导波杆整体结构设置于地质钻孔内部，且顶端穿过所述堵浆组件的导波杆通孔且形状呈异形匹配。其中，如图4所示，导波杆3与导波杆通孔的形状呈异形匹配的方式可以为：导波杆整体结构的近孔口端，呈圆柱状且沿长度方向设置V型槽；堵浆塞近孔口部分6的导波杆通孔的形状呈V型突起，与导波杆整体结构的近孔口端V型槽形状互补契合。

其中，本实施例中的导波杆整体结构所包括的导波杆3包括两种类型：一种是单纯的用于从岩体1深部传导波信号，如图6所示；另一种安装于导波杆整体结构顶端的顶端导波杆，其除了传导波信号外，还兼用于与堵浆组件匹配和用于固定微震传感器8，如图7所示。

如图5所示，所述压紧螺母7与导波杆整体结构在堵浆塞近孔口部分6的伸出部分螺纹连接，通过旋紧压紧螺母7以将堵浆塞近孔口部分6嵌入到堵浆塞近孔底部分5内侧面，使堵浆塞近孔底部分5沿径向膨胀，以使堵浆塞近孔底部分5与钻孔内壁压紧，达到密封的目的。

所述导波杆整体结构伸出压紧螺母7的顶部与微震传感器8固定连接，具体可在导波杆整体结构的顶端导波杆的顶端设置为与微震传感器8底部的螺纹孔相匹配的小螺杆，通过小螺杆与微震传感器8底部的螺纹孔进行螺纹连接固定，实现紧密连接。

在更优的实施例中，堵浆塞近孔底部分5由橡胶等可变形材料制成，所述堵浆塞近孔口部分6由硬质金属材料制成。硬质金属材料制成的堵浆塞近孔口部分6，可以更好将压紧螺母7沿轴向的力转换为沿径向的力，使橡胶可变形材料制成的堵浆塞近孔底部分5产生形变，从而与地质钻孔2内凹凸不平的内壁紧密贴合，而且能较好地承受地质钻孔2内随着泥浆增多而增大的压力，避免注浆过程中发生喷浆和漏浆的情况。

在更优的实施例中，如图3所示，所述堵浆塞近孔底部分5，与导波杆整体结构的顶端导波杆通过螺纹固定连接，以将堵浆组件固定在地质钻孔2的预设位置处。

为使导波杆3与地质钻孔2底部之间、以及相邻两个导波杆3之间的装配连接更方便同时更紧密，在更优的实施例中，相邻两个导波杆3之间的连接方式，均采用螺纹连接，即：所述导波杆整体结构的所有导波杆3，底部均设置螺纹孔；所述导波杆整体结构除顶端导波杆外的其余导波杆，顶部均设置与底部螺纹孔尺寸匹配的外螺纹；相邻两个导波杆3之间，通过螺纹孔与外螺纹进行螺纹连接。

本发明还提供一种微震传感器8的可移动式安装方法实施例，包括以下步骤：

步骤1，将1个导波杆3与注浆管9绑定并插入地质钻孔2底部；然后将所有导波杆3依次首尾固定连接，构成导波杆整体结构；本实施例每相邻2个导波杆通过螺纹连接；

步骤2，将堵浆塞近孔底部分5敞口朝向孔口方向，通过底部设置的导波杆通孔，套装固定于导波杆整体结构的顶端导波杆上；

步骤3，将注浆管和排气管分别穿过堵浆塞近孔底部分底部的注浆管通孔和排气管通孔，其中排气管伸出堵浆塞近孔底部分预设长度；

步骤4，将堵浆塞近孔口部分6敞口背离孔口方向，通过底部设置的导波杆通孔与顶端导波杆呈异形匹配，套装于导波杆整体结构的顶端导波杆、且位于堵浆塞近孔底部分5的上方；本实施例的异形匹配方式为：导波杆整体结构的近孔口端，呈圆柱状且沿长度方向设置V型槽；堵浆塞近孔口部分6的导波杆通孔的形状呈V型突起，与导波杆整体结构的近孔口端V型槽形状互补契合

步骤5，将注浆管和排气管分别穿过堵浆塞近孔口部分底部的注浆管通孔和排气管通孔；；

步骤6，将压紧螺母7通过螺纹旋转套入顶端导波杆上，并旋转压紧螺母7以推动堵浆塞近孔口部分6向地质钻孔2底部移动以嵌入到堵浆塞近孔底部分5内侧面，使堵浆塞近孔底部分5沿径向膨胀，进而使堵浆塞近孔底部分5与地质钻孔2紧密接触；

步骤7，将注浆机与注浆管9连接，通过注浆管9向地质钻孔2注入泥浆，直到排气管4中有泥浆排出；

步骤8，将微震传感器8安装在顶端导波杆的顶端。

在具体应用本发明的装置和方法建立微震监测网络的一般方法为：首先，根据关注的采矿活动区域设计合理的微震监测网络，并采用地质钻按照设计的微震监测网络在预设微震传感器8位置处打深地质钻孔2；然后在每个地质钻孔2，均按照本发明方法安装上述的微震传感器8的可移动式安装装置；最后，将所有安装好的微震传感器8构建微震监测网络，实现对采矿活动区域岩体中的微震信号进行实时监测。

以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，包括注浆安装组件和堵浆组件，所述注浆安装组件包括排气管、注浆管和若干导波杆，所述堵浆组件包括堵浆塞近孔底部分、堵浆塞近孔口部分和压紧螺母；

所述堵浆塞近孔底部分和堵浆塞近孔口部分，均为与地质钻孔直径相匹配的一端敞口的圆筒状结构，且敞口相对设置于地质钻孔的孔口位置；所述堵浆塞近孔口部分与堵浆塞近孔底部分，在底部均设有排气管通孔、注浆管通孔和导波杆通孔；

所述排气管穿过所述堵浆组件的排气管通孔，并延伸至地质钻孔的底部；

所述注浆管穿过所述堵浆组件的注浆管通孔，并伸出所述堵浆塞近孔底部分预设长度；

所述若干导波杆依次首尾相连得到导波杆整体结构，所述导波杆整体结构设置于地质钻孔内部，且顶端穿过所述堵浆组件的导波杆通孔；

所述压紧螺母与导波杆整体结构在堵浆塞近孔口部分的伸出部分螺纹连接，通过旋紧压紧螺母以将堵浆塞近孔口部分嵌入到堵浆塞近孔底部分内侧面，使堵浆塞近孔底部分沿径向膨胀；

所述导波杆整体结构伸出压紧螺母的顶部与微震传感器固定连接。

2.根据权利要求1所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，所述堵浆塞近孔底部分由可变形材料制成，所述堵浆塞近孔口部分由硬质金属材料制成。

3.根据权利要求2所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，所述可变形材料采用橡胶。

4.根据权利要求1所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，所述导波杆整体结构的近孔口端，呈圆柱状且沿长度方向设置V型槽；所述堵浆塞近孔口部分的导波杆通孔的形状，与导波杆整体结构的近孔口端V型槽形状互补契合。

5.根据权利要求1所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，所述堵浆塞近孔底部分，与导波杆整体结构的顶端导波杆通过螺纹固定连接。

6.根据权利要求1所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，所述导波杆整体结构伸出压紧螺母的顶部与微震传感器通过螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，所述导波杆整体结构的所有导波杆，底部均设置螺纹孔；所述导波杆整体结构除顶端导波杆外的其余导波杆，顶部均设置与底部螺纹孔尺寸匹配的外螺纹；相邻两个导波杆之间，通过螺纹孔与外螺纹进行螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的微震传感器的可移动式安装装置，其特征在于，敞口相对设置于孔口位置的堵浆塞近孔口部分与堵浆塞近孔底部分，两部分在底部的相对位置分别设有排气管通孔、注浆管通孔和导波杆通孔。

9.一种微震传感器的可移动式安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将1个导波杆3与注浆管绑定并插入至地质钻孔2的底部；然后将所有导波杆依次首尾固定连接，构成导波杆整体结构；

步骤2，将堵浆塞近孔底部分敞口朝向孔口方向，通过底部设置的导波杆通孔，套装固定于导波杆整体结构的顶端导波杆上；

步骤3，将注浆管和排气管分别穿过堵浆塞近孔底部分底部的注浆管通孔和排气管通孔，其中排气管伸出堵浆塞近孔底部分预设长度；

步骤4，将堵浆塞近孔口部分敞口背离孔口方向，通过底部设置的导波杆通孔与顶端导波杆呈异形匹配，套装于导波杆整体结构的顶端导波杆、且位于堵浆塞近孔底部分的上方；

步骤5，将注浆管和排气管分别穿过堵浆塞近孔口部分底部的注浆管通孔和排气管通孔；

步骤6，将压紧螺母通过螺纹旋转套入顶端导波杆上，并旋转压紧螺母以推动堵浆塞近孔口部分向地质钻孔底部移动以嵌入到堵浆塞近孔底部分内侧面，使堵浆塞近孔底部分沿径向膨胀，进而使堵浆塞近孔底部分与地质钻孔紧密接触；

步骤7，将注浆机与注浆管连接，通过注浆管向地质钻孔注入泥浆，直到排气管中有泥浆排出；

步骤8，将微震传感器安装在顶端导波杆的顶端。

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