CN112684496B - 一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置及使用方法，属于岩体破坏测定技术领域，解决了传统岩体钻孔塌陷后导致微震监测传感器无法回收的问题。其主要包括外保护壳、安装壳及实心头、撑杆螺丝、环形抑制杆、传感器、安装内芯及多功能填压器，所述传感器通过螺栓与安装内芯连接，并通过环形抑制杆推入与安装壳实心头紧密接触，所属撑杆螺丝与安装壳外部呈螺纹连接，并通过连接杆与外保护壳呈铰接。所述外保护壳可分为四部分扇形片。利用所述多功能填压器旋转撑杆螺丝可将外保护壳分开撑起，保护安装外壳。该塌孔保护装置可实现微震传感器在钻孔塌陷时正常工作及回收利用，操作方便，节约成本。

Description

一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装 置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置及其使用方法，属于地下岩石技术领域。

背景技术

在众多如隧道、边坡、矿山等岩石工程领域，经常需要微震监测系统对裂纹和区域破坏进行监测，从而为项目顺利进行更好地服务。信号接收是微震监测系统中至关重要的一部分，需要特别重视，通常为了更好地接收信号，会在工作面附近的岩体内打孔，将其放入孔内进行信号接收工作，但由于岩体结构复杂多变，且受开挖扰动影响，岩体内部应力调整的同时会发生塌孔现象，极易造成传感器和电缆线毁坏及无法回收利用的财产损失，且使信号接收中断，影响对项目的服务工作。

为此发明了一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置及其使用方法，该方法在保证监测效果的前提下，可以实现对传感器的双重保护，能够有效避免传感器在工作过程中因塌孔导致工作中断的现象发生，同时该装置还实现了传感器的双重可回收设置，避免了传感器损失问题的发生，大大节约了成本，此外该装置安装拆卸方便、快捷，省时省力。

发明内容

本发明的目的之一是，提供一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置及其使用方法，该装置安装拆卸方便、快捷，无需专业人员，安装效率高；所需材料简单，可回收重复使用，降低成本；能够在保证传感器正常工作的情况下有效避免传感器因塌孔造成的损坏。

本发明的技术方案：

一种岩体钻孔内微震监测传感器保护装置，其特征在于，该岩体钻孔内微震监测传感器保护装置包括传感器、螺栓、安装壳、实心头、固定盖、安装内芯、抑制盖、环形抑制杆、支撑盖、撑杆螺丝、橡胶环、连接环、连接杆、外保护壳、填压盖和多功能填压器壳；

所述传感器头部设置有螺纹孔，尾部连接有电缆线；

所述螺栓与传感器头部螺纹连接；

所述安装壳前端设置有流线型实心头，实心头尾部为凸字状；安装壳中前位置的外圈设置有螺纹，螺纹的长度大于外保护壳完全伸开时所需的必要长度，螺纹与撑杆螺丝内部螺纹匹配；

所述安装内芯前端为凹字状，与实心头尾部相匹配；安装内芯位于安装壳内，其外部直径与安装壳内部直径一致，安装内芯尾部外径小于前端外径，为圆筒状，并设置有六边形螺母孔和螺纹，螺纹与固定盖螺纹相匹配，安装内芯在安装壳内部自由滑动；

所述固定盖中部开有过螺栓杆孔，孔径大小与螺栓的杆直径一致；

所述抑制盖设有螺纹，与安装壳尾部螺纹匹配；抑制盖内部与安装内芯之间设置有环形抑制杆，抑制盖与环形抑制杆为两个分离的结构，环形抑制杆顶端设置有橡胶环；当安装内芯与实心头凹凸部分重合后，抑制盖和环形抑制杆共同抑制安装内芯的前后活动；

所述外保护壳为圆筒状可伸缩型保护壳，顶端与实心头连接在一起，接触部分可自由滑动；可伸缩型保护壳主要由四部分组成，每部分都呈扇形桶状，在未撑开时，外保护壳直径最小，四部分相互嵌入，各自边缘位置均设有阻碍条，彼此之间均可自由滑动；撑开后，彼此之间阻碍条相互接触，外保护壳直径达到撑开极限时，起到保护作用，外保护壳四部分相邻之间，两两之间有连接杆连接，连接处为铰链连接，可转动，连接杆中部也为铰链连接；

所述撑杆螺丝中前部分为圆环状，设置有螺纹和阻碍槽，阻碍槽中有连接环，连接环和阻碍槽接触面均光滑，彼此自由滑动，连接环上设置有连接杆，连接处为铰链连接，可转动，连接杆另一端与外保护壳上的连接杆的相连接，撑杆螺丝尾部外形为八边形状，内部全长均设置有螺纹；

所述支撑盖设置有过线孔，无螺纹，高度较大；

所述填压盖设置有螺纹，可与多功能填压器壳组合成多功能填压器；

所述多功能填压器壳设置有握把、环形螺丝刀及螺纹，环形螺丝刀内部为八边形，其内径与撑杆螺丝底部外径匹配，其顶部螺纹与填压盖螺纹匹配。

上述技术方案直接带来的技术效果是，结构简单、组装使用方便，利用上述技术方案，能够在保证传感器正常工作的情况下有效避免传感器因塌孔造成的损坏，而且设备可回收重复使用。

优选为，所述安装壳、安装内芯、固定盖、抑制盖、环形抑制杆、外保护壳、撑杆螺丝、支撑盖、填压盖和多功能填压器壳均采用钢铁材料制作而成。

优选为，所述安装内芯尾部外径比中部外径小10-20mm。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，采用钢铁材质，加工制作简便且制造成本低廉，轻质高强，可抵抗塌孔挤压造成的较大变形，同时可在高温高湿环境中能持续工作。

进一步优选，上述安装壳前端为流线型实心头，安装壳中前外部设置有螺纹，螺纹设置长度要大于可伸缩型保护壳完全伸开时所需的必要长度，螺纹与撑杆螺丝内部螺纹匹配。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，流线型实心头可以方便安装壳进入锚固剂内，螺纹长度限定可以保证外保护壳可以完全撑开，此外螺纹设定可以固定连接环，确保其不会在人为情况下，因受压或震动等情况使其自动收回连接环。

进一步优选，上述安装壳前端为流线型实心头，实心头尾部为凸字状；

进一步优选，上述安装内芯前端为凹字状，外部直径与安装壳内部直径统一，与实心头尾部突出相匹配。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，增加安装内芯和安装壳的接触面积，并尽量避免空隙存在，混气体介质，影响信号的传输。

进一步优选，所述安装内芯前端为凹字状，外部直径与安装壳内部直径统一，与实心头尾部突出相匹配，安装内芯尾部外径小于前端外径，并设置有六边形螺母孔和螺纹，螺纹与固定盖螺纹相匹配，安装内芯可以在安装壳内部自由滑动；

该优选技术方案直接带来的技术效果是，保证螺栓固定于安装内芯底部时产生晃动影响传感器正常工作，同时可实现自由更换正反螺纹螺栓，以适应不同方向螺纹传感器，使该装置适用范围更加广泛，自由滑动可以保证安装内芯顺利进出安装壳，保证传感器的安装和拆卸顺利。

进一步优选为，上述抑制盖设置有螺纹和环形抑制杆，环形抑制杆顶端设置有薄橡胶层，当安装内芯与安装壳的实心头接触后，环形抑制杆顶端正好接触安装内芯，螺纹与安装壳尾部螺纹匹配；

该优选技术方案直接带来的技术效果是，环形抑制杆可以保证安装内芯固定于安装壳保护头处，防止其自由滑动，橡胶层可以避免钢铁制品之间因为震动原因使其摩擦，造成信号干扰，此外还可以避免细小空隙的存在。

进一步优选为，上述外保护壳为圆筒状可伸缩型保护壳，顶端与安装壳实心头连接在一起，但是接触部分可自由滑动，可伸缩型保护壳由四部分组成，每部分都呈扇形桶状，在未撑开时，外保护壳直径最小，四部分相互嵌入，各自边缘位置均设有阻碍条，彼此之间均可自由滑动，撑开后，彼此之间阻碍条相互接触，外保护壳直径达到极限，起到保护作用，外保护壳四部分相邻之间，两两之间有连接杆连接，连接处为铰链连接，可转动，此连接杆中部也为铰链连接，外保护壳上的连接杆下落高度要大于各部分相互缩进的长度，以保证连接杆可以将外保护壳撑到极限状态。

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，当外保护壳在撑开状态下遭遇塌孔后，拆卸时因为保护壳与岩石碎块之间摩擦会导致装置较难取出，此时将其收回伸缩状态，保护壳内部空间缩小，岩体孔内空间增加，挤压型摩擦力减小，设备可以顺利取出，此外，四部分安装条的设置可以保证外保护壳撑开时不会无限增大，保证其为一体。

进一步优选为，上述杆螺丝中前端为圆筒状，设置有螺纹和阻碍槽，阻碍槽中有连接环，连接环和阻碍槽接触面均光滑，彼此自由滑动，连接环上设置有连接杆，连接处为铰链连接，可转动，连接杆另一端与外保护壳连接杆的中部相连接，撑杆螺丝尾部外形为八边形状，内部全长均设置有螺纹；

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，阻碍槽可以限制连接环的行动，可产生联动效果，表面光滑可以保证撑杆螺丝转动时不影响连接环的转动，使他们相互独立。

进一步优选为，上述撑杆螺丝尾部外形为八边形状，内部全长均设置有螺纹；

进一步优选为，上述所述多功能填压器设置有握把和填压盖及螺纹，内部为八边形，内径与撑杆螺丝外径匹配，顶部填压盖与螺纹匹配。

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，可以配套使用，节约材料，方便携带与使用。

进一步优选为，上述支撑盖设置有过线孔，无螺纹，高度较大；

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，高度较大可以保证支撑作用明显，此外和连接杆支撑联合，形成双侧支撑态势，避免一侧支撑造成弯矩过大及挠度过大而影响装置使用寿命。

本发明的目的之二是，提供一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置的使用方法，其具有操作简单灵活，效率高，劳动强度小，成本低等特点。

一种岩体钻孔内微震监测传感器保护装置的使用方法，步骤如下：

第一步，将螺栓的六边形螺母底座放入安装内芯尾部的六边形螺母孔中，螺栓杆穿过固定盖中的过螺栓杆孔，顺次将固定盖拧紧，将螺栓固定于安装内芯尾部；

第二步，将传感器头部和螺栓杆连接固定，并用抑制盖中的环形抑制杆将安装内芯推入安装壳，使安装内芯与实心头凹凸部分重合，并顺次拧紧抑制盖，固定安装内芯；

第三步，使用多功能填压器壳套入安装壳，直到其套入到撑杆螺丝尾部，然后转动握把，继而转动撑杆螺丝，逐渐将外保护壳打开，使其达到极限撑开状态，然后取下多功能填压器壳，用支撑盖盖住安装壳和外保护壳；

第四步，将填压盖拧入到多功能填压器壳，组装成多功能填压器，用其将锚固剂捣入钻孔孔底，然后将其取出；

第五步，将安装壳顶部的实心头抹上黄油，并将其推入钻孔内，挤压锚固剂，直到实心头顶端进入锚固剂内，待锚固剂硬固后，整个装置固定，则安装完成；

第六步，将支撑盖取下，并用多功能填压器壳将撑杆螺丝与安装时的反方向转动，让外保护壳处于最初相互缩进状态；

第七步，将整个保护装置取出，然后与安装时相反步骤顺次取下抑制盖、环形抑制杆、传感器、固定盖，拆卸完毕；若使用过程塌孔严重，外保护壳因受损无法回收时，只取下支撑盖和抑制盖及环形抑制杆，然后轻拽电缆线，将安装内芯取下，实现传感器的回收。

优选为，将螺栓底部放入安装内芯尾部的六边形螺母孔，螺栓杆穿过固定盖中的孔，顺次将固定盖拧紧，将螺栓固定于安装内芯尾部。

优选为，将传感器头部和螺栓杆连接固定，并用抑制盖中的环形抑制杆将安装内芯推入安装壳，使安装内芯与安装壳的实心头尾部接触，并顺次拧紧抑制盖，固定安装内芯。

优选为，将安装壳顶部的实心头抹上黄油，并将其推入孔内，挤压锚固剂，直到安装壳的实心头顶端进入锚固剂内，安装完成。

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，保证传感器能够顺利接收岩体的微震信号，而波形质量不受影响，同时可使保护壳方便取出。

进一步优选为，将整个保护壳取出，然后与安装时相反步骤顺次取下抑制盖、传感器、固定盖等，拆卸完毕。若使用过程出现塌孔严重，外保护壳因受损无法回收时，可以只取下支撑盖和抑制盖，然后轻拽电缆线，将安装内芯取下，实现传感器的回收。

上述优选技术方案直接带来的技术效果是，对传感器的保护和回收实现双重作用，极大降低了传感器的损坏和掩埋几率。

本发明的有益效果：本发明结构简单，适用范围广泛，保证监测效果的前提下，能够有效避免传感器因塌孔造成损坏，可以顺利安装及拆卸回收该装置和传感器，其安装方法操作简便、安装拆卸方便快捷，工作效率高，降低劳动强度，提高安装效率，降低成本。

附图说明

图1是双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置整体图。

图2是外保护壳收缩状态图。

图3是多功能填压器组装图。

图4是双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置安装示意图。

图中：1-传感器；2-螺栓；3-安装壳；4-安装壳实心头；5-固定盖；6-六边形螺母孔；7-安装内芯；8-抑制盖；9-环形抑制杆；10-支撑盖；11-撑杆螺丝；12-阻碍槽；13-橡胶环；14-连接环；15-连接杆；16-外保护壳；17-填压盖；18-多功能填压器壳；19-多功能填压器；20-钻孔；21-岩体。

具体实施方式

以下结合实例及附图1、2对本发明进行详细说明：

如图1、2所示，包括安装壳3、安装内芯7，固定盖5、抑制盖8、外保护壳16、撑杆螺丝11、支撑盖10、多功能填压器19，所采用的材料均为钢铁材质。

上述安装壳3外径直径50mm，壳厚度2mm，顶部实心头长300mm，圆锥部分高100mm，外保护壳16嵌入位置于250mm处，嵌入半径15mm，实心头4尾部凸出长度为60mm，实心头4尾部直径30mm。

上述安装内芯7外部直径46mm，长度150mm，凹进部分长度60mm，直径30mm，尾部长度80mm，直径30mm，螺纹长度50mm，六边形螺母孔6高度8mm。

上述抑制盖8外径50mm，螺纹为内螺纹，有内陷，拧入后拧入盖与安装壳外部齐平，环形抑制杆9直径40mm。

上述外保护壳16撑开时直径60mm。

撑杆螺丝11总长度80mm，其尾部长度为40mm。

支撑盖10高度50mm。

一种岩体钻孔内微震监测传感器保护装置的使用方法，步骤如下：

第一步，将螺栓2的六边形螺母底座放入安装内芯7尾部的六边形螺母孔中，螺栓杆穿过固定盖5中的过螺栓杆孔，顺次将固定盖5拧紧，将螺栓2固定于安装内芯7尾部；

第二步，将传感器1头部和螺栓2杆连接固定，并用抑制盖8中的环形抑制杆9将安装内芯7推入安装壳3，使安装内芯7与实心头4凹凸部分重合，并顺次拧紧抑制盖8，固定安装内芯7；

第三步，使用多功能填压器壳18套入安装壳3，直到其套入到撑杆螺丝11尾部，然后转动握把，继而转动撑杆螺丝11，逐渐将外保护壳16打开，使其达到极限撑开状态，然后取下多功能填压器壳18，用支撑盖10盖住安装壳3和外保护壳16；

第四步，将填压盖17拧入到多功能填压器壳18，组装成多功能填压器19，用其将锚固剂捣入钻孔孔底，然后将其取出；

第五步，将安装壳3顶部的实心头4抹上黄油，并将其推入钻孔内，挤压锚固剂，直到实心头4顶端进入锚固剂内，待锚固剂硬固后，整个装置固定，则安装完成；

第六步，将支撑盖10取下，并用多功能填压器壳18将撑杆螺丝11与安装时的反方向转动，让外保护壳16处于最初相互缩进状态；

第七步，将整个保护装置取出，然后与安装时相反步骤顺次取下抑制盖8、环形抑制杆9、传感器1、固定盖5，拆卸完毕；若使用过程塌孔严重，外保护壳16因受损无法回收时，只取下支撑盖10和抑制盖8及环形抑制杆9，然后轻拽电缆线，将安装内芯7取下，实现传感器1的回收。

Claims (4)

1.一种基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置，其特征在于，该基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置包括传感器(1)、螺栓(2)、安装壳(3)、实心头(4)、固定盖(5)、安装内芯(7)、抑制盖(8)、环形抑制杆(9)、支撑盖(10)、撑杆螺丝(11)、橡胶环(13)、连接环(14)、连接杆(15)、外保护壳(16)、填压盖(17)和多功能填压器壳(18)；

所述传感器(1)头部设置有螺纹孔，尾部连接有电缆线；

所述螺栓(2)与传感器(1)头部螺纹连接；

所述安装壳(3)前端设置有流线型实心头(4)，实心头(4)尾部为凸字状；安装壳(3)中前位置的外圈设置有螺纹，螺纹的长度大于外保护壳(16)完全伸开时所需的必要长度，螺纹与撑杆螺丝(11)内部螺纹匹配；

所述安装内芯(7)前端为凹字状，与实心头(4)尾部相匹配；安装内芯(7)位于安装壳(3)内，其外部直径与安装壳(3)内部直径一致，安装内芯(7)尾部外径小于前端外径，为圆筒状，并设置有六边形螺母孔(6)和螺纹，螺纹与固定盖(5)螺纹相匹配，安装内芯(7)在安装壳(3)内部自由滑动；

所述固定盖(5)中部开有过螺栓杆孔，孔径大小与螺栓(2)的杆直径一致；

所述抑制盖(8)设有螺纹，与安装壳(3)尾部螺纹匹配；抑制盖(8)内部与安装内芯(7)之间设置有环形抑制杆(9)，抑制盖(8)与环形抑制杆(9)为两个分离的结构，环形抑制杆(9)顶端设置有橡胶环(13)；当安装内芯(7)与实心头(4)凹凸部分重合后，抑制盖(8)和环形抑制杆(9)共同抑制安装内芯(7)的前后活动；

所述外保护壳(16)为圆筒状可伸缩型保护壳，顶端与实心头(4)连接在一起，接触部分可自由滑动；可伸缩型保护壳主要由四部分组成，每部分都呈扇形桶状，在未撑开时，外保护壳(16)直径最小，四部分相互嵌入，各自边缘位置均设有阻碍条，彼此之间均可自由滑动；撑开后，彼此之间阻碍条相互接触，外保护壳(16)直径达到撑开极限时，起到保护作用，外保护壳(16)四部分相邻之间，两两之间有连接杆(15)连接，连接处为铰链连接，可转动，连接杆(15)中部也为铰链连接；

所述撑杆螺丝(11)中前部分为圆环状，设置有螺纹和阻碍槽(12)，阻碍槽(12)中有连接环(14)，连接环(14)和阻碍槽(12)接触面均光滑，彼此自由滑动，连接环(14)上设置有连接杆(15)，连接处为铰链连接，可转动，连接杆(15)另一端与外保护壳(16)上的连接杆(15)的相连接，撑杆螺丝(11)尾部外形为八边形状，内部全长均设置有螺纹；

所述支撑盖(10)设置有过线孔，无螺纹，高度较大；

所述填压盖(17)设置有螺纹，可与多功能填压器壳(18)组合成多功能填压器(19)；

所述多功能填压器壳(18)设置有握把、环形螺丝刀及螺纹，环形螺丝刀内部为八边形，其内径与撑杆螺丝(11)底部外径匹配，其顶部螺纹与填压盖(17)螺纹匹配。

2.根据权利要求1所述的基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置，其特征在于，所述安装壳(3)、安装内芯(7)、固定盖(5)、抑制盖(8)、环形抑制杆(9)、外保护壳(16)、撑杆螺丝(11)、支撑盖(10)、填压盖(17)和多功能填压器壳(18)均采用钢铁材料制作而成。

3.根据权利要求1或2所述的基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置，其特征在于，所述安装内芯(7)尾部外径比中部外径小10-20mm。

4.一种如权利要求1或2所述的基于双层保护的可回收型微震监测传感器防塌孔保护装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，将螺栓(2)的六边形螺母底座放入安装内芯(7)尾部的六边形螺母孔中，螺栓杆穿过固定盖(5)中的过螺栓杆孔，顺次将固定盖(5)拧紧，将螺栓(2)固定于安装内芯(7)尾部；

第二步，将传感器(1)头部和螺栓(2)杆连接固定，并用抑制盖(8)中的环形抑制杆(9)将安装内芯(7)推入安装壳(3)，使安装内芯(7)与实心头(4)凹凸部分重合，并顺次拧紧抑制盖(8)，固定安装内芯(7)；

第三步，使用多功能填压器壳(18)套入安装壳(3)，直到其套入到撑杆螺丝(11)尾部，然后转动握把，继而转动撑杆螺丝(11)，逐渐将外保护壳(16)打开，使其达到极限撑开状态，然后取下多功能填压器壳(18)，用支撑盖(10)盖住安装壳(3)和外保护壳(16)；

第四步，将填压盖(17)拧入到多功能填压器壳(18)，组装成多功能填压器(19)，用其将锚固剂捣入钻孔孔底，然后将其取出；

第五步，将安装壳(3)顶部的实心头(4)抹上黄油，并将其推入钻孔内，挤压锚固剂，直到实心头(4)顶端进入锚固剂内，待锚固剂硬固后，整个装置固定，则安装完成；

第六步，将支撑盖(10)取下，并用多功能填压器壳(18)将撑杆螺丝(11)与安装时的反方向转动，让外保护壳(16)处于最初相互缩进状态；

第七步，将整个保护装置取出，然后与安装时相反步骤顺次取下抑制盖(8)、环形抑制杆(9)、传感器(1)、固定盖(5)，拆卸完毕；若使用过程塌孔严重，外保护壳(16)因受损无法回收时，只取下支撑盖(10)和抑制盖(8)及环形抑制杆(9)，然后轻拽电缆线，将安装内芯(7)取下，实现传感器(1)的回收。

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