CN113202431A - 矿用顶板深孔微震探头安装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿山安全监测技术领域，尤其涉及一种矿用顶板深孔微震探头安装装置及方法，矿用顶板深孔微震探头安装装置包括防下滑组件和位于防下滑组件下方的支撑组件，防下滑组件包括固定件和倒刺，倒刺设置于固定件的外壁上，固定件的下端连接探头，支撑组件包括探杆，探杆的上端支撑探头，探杆的轴向沿钻孔的延伸方向设置。防下滑组件的固定件上设置倒刺，倒刺与钻孔的孔壁相抵产生摩擦，可有效防止因探头自重导致探头下滑，倒刺能够保证探头进入钻孔后定位精确，防止安装深度产生误差，保证微震设备定位精度。通过探杆与防下滑组件的配合，代替了现有的滑轮锚爪安装装置，避免出现牵引绳折断、受探头和电缆自重影响锚爪下滑等现象。

Description

矿用顶板深孔微震探头安装装置及方法

技术领域

本发明涉及矿山安全监测技术领域，尤其涉及一种矿用顶板深孔微震探头安装装置及方法。

背景技术

微震监测技术实时记录并分析采矿活动的能量及其震源发生位置，推测采矿活动的破坏程度和安全状况，能够较为有效地评价和预警矿山岩体采动的危险性。采矿活动的定位精度直接受到微震探头的安装和布置的影响，尤其是在监测单一近水平煤层开采的矿井，煤层高差变化不大，如果仅在巷道顶板布置微震探头，煤层顶底板岩体活动定位精度将大大折扣。若是在地面打孔，受山体变化、覆岩厚度限制，打钻成本较高；若是布置巷道底板，受打钻机具限制打钻深度有限，影响定位精度，而微震探头布置在巷道顶板，打钻深度不受限制，微震探头的安装较为灵活。

但是，现有技术中，在顶板深孔安装微震探头时，采用带滑轮的锚爪，将微震探头送入钻孔终孔位置，容易出现牵引绳折断、受探头和电缆自重影响锚爪下滑等现象，造成极大的安装深度误差。另外，使用水泥浆等封固材料时，由于水泥浆流动性好，封堵手段有限，很难将水泥浆、岩体、探头传感器封固成一个整体，影响微震设备定位精度。

发明内容

本发明提供一种矿用顶板深孔微震探头安装装置及方法，用以解决现有技术中将微震探头送入钻孔终孔位置，容易出现牵引绳折断、受探头和电缆自重影响锚爪下滑等现象，造成极大的安装深度误差的缺陷，实现可有效防止因探头自重导致探头下滑，倒刺能够保证探头进入钻孔后定位精确，防止安装深度产生误差，保证微震设备定位精度的效果。

本发明提供一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，包括防下滑组件和位于所述防下滑组件下方的支撑组件，所述防下滑组件包括固定件和倒刺，所述倒刺设置于所述固定件的外壁上，所述固定件的下端连接探头，所述支撑组件包括探杆，所述探杆的上端支撑所述探头，所述探杆的轴向沿钻孔的延伸方向设置。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，所述固定件包括钢管和螺纹丝扣，所述倒刺设置于所述钢管的外壁，所述螺纹丝扣设置于所述钢管的下端，并与所述探头连接。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，还包括注浆组件，所述探杆的内部沿其轴向设有贯通的空腔，所述注浆组件与所述探杆的下端连接。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，所述注浆组件包括注浆泵和管道，所述注浆泵与所述探杆的下端通过所述管道连接，所述管道上设有阀体。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，所述支撑组件还包括环状的固定托盘，所述固定托盘的内侧壁与所述探杆的外壁连接，所述固定托盘的外侧壁与所述钻孔的孔壁连接。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，还包括排气管，所述排气管穿过所述固定托盘进入所述钻孔内。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，所述探杆的上端设有承托底座，所述承托底座承托所述探头。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，所述探杆与所述承托底座连接处设有用于供所述探头的线缆伸出的出口。

根据本发明提供的一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，所述倒刺自所述固定件的外壁向外逐渐向下倾斜。

本发明还提供一种应用上述矿用顶板深孔微震探头安装装置进行的矿用顶板深孔微震探头安装方法，包括：

S1，在待监测工作面巷道顶板处施工钻孔；

S2，固定件的下端与探头连接，探头放置于探杆上端的承托底座上；

S3，在探杆位于承托底座下方的位置处安装固定托盘；

S4，排气管安装于固定托盘上并伸入钻孔；

S5，探杆顶送探头至钻孔内探头的安装位置；

S6，倒刺与钻孔的孔壁接触稳定后，下移探杆；

S7，注浆组件通过探杆对探头的安装位置进行注浆固定。

本发明提供的矿用顶板深孔微震探头安装装置，防下滑组件与探头连接成一体后，通过探杆将探头和防滑组件沿钻孔的延伸方向送入钻孔中探头的设置位置，防下滑组件的固定件上设置倒刺，倒刺与钻孔的孔壁相抵产生摩擦，可有效防止因探头自重导致探头下滑，倒刺能够保证探头进入钻孔后定位精确，防止安装深度产生误差，保证微震设备定位精度。通过探杆与防下滑组件的配合，代替了现有的滑轮锚爪安装装置，避免出现牵引绳折断、受探头和电缆自重影响锚爪下滑等现象。本发明针对井下顶板深孔微震探头安装，克服了地面打孔受地形限制，打钻费用高的缺点，井下顶板深孔安装灵活机动，解决了高差变化不大煤层工作面的采动活动定位精度问题。

本发明提供的探头安装方法，克服了地面打孔受地形限制，打钻费用高的缺点，井下顶板深孔安装灵活机动，解决了高差变化不大煤层工作面的采动活动定位精度问题，同时注浆材料由于硬度高、膨胀性好，与岩体、探头紧密贴合，降低了微震探头信号衰减，保证了微震事件监测精度。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的矿用顶板深孔微震探头安装装置的结构示意图。

附图标记：

100：防下滑组件；110：固定件；120：倒刺；111：钢管；112：螺纹丝扣；

200：支撑组件；210：探杆；220：固定托盘；230：承托底座；240：出口；

300：注浆组件；310：注浆泵；320：管道；330：阀体；321：液压管；322：注浆管弯头；323：转换接头；

400：排气管；500：探头；600：钻孔；700：线缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，本发明实施例提供的矿用顶板深孔微震探头安装装置，包括防下滑组件100和位于防下滑组件100下方的支撑组件200，防下滑组件100包括固定件110和倒刺120，倒刺120设置于固定件110的外壁上，固定件110的下端连接探头500，支撑组件200包括探杆210，探杆210的上端支撑探头500，探杆210的轴向沿钻孔600的延伸方向设置。

本发明实施例的矿用顶板深孔微震探头安装装置，防下滑组件100与探头500连接成一体后，通过探杆210将探头500和防滑组件沿钻孔600的延伸方向送入钻孔600中探头500的设置位置，防下滑组件100的固定件110上设置倒刺120，倒刺120与钻孔600的孔壁相抵产生摩擦，可有效防止因探头500自重导致探头500下滑，倒刺120能够保证探头500进入钻孔600后定位精确，防止安装深度产生误差，保证微震设备定位精度。通过探杆210与防下滑组件100的配合，代替了现有的滑轮锚爪安装装置，避免出现牵引绳折断、受探头500和电缆自重影响锚爪下滑等现象。本发明针对井下顶板深孔微震探头500安装，克服了地面打孔受地形限制，打钻费用高的缺点，井下顶板深孔安装灵活机动，解决了高差变化不大煤层工作面的采动活动定位精度问题。

根据本发明提供的一个实施例，固定件110包括钢管111和螺纹丝扣112，倒刺120设置于钢管111的外壁，螺纹丝扣112设置于钢管111的下端，并与探头500连接。本实施例中，固定件110的主体为钢管111，钢管111外壁安装倒刺120，钢管111的下端焊接设置螺纹丝扣112，探头500的上部设有与螺纹丝扣112相配合的连接部，以此与钢管111固定连接成一整体，钢管111与螺纹丝扣112结构简单，重量轻，成本低，减少由于重量对探头500在钻孔600内固定位置的影响。在其它实施例中，固定件110也可采用其它结构与探头500安装连接，保证固定件110尽量质轻，且能够设置倒刺120即可。

根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的矿用顶板深孔微震探头安装装置还包括注浆组件300，探杆210的内部沿其轴向设有贯通的空腔，注浆组件300与探杆210的下端连接。本实施例中，注浆组件300内灌注注浆材料，探杆210可选择内部中空的管体，中空部分构成空腔，注浆组件300将注浆材料通过探杆210的空腔送入钻孔600中探头500所在的位置，将岩体与探头500固定。注浆材料由于硬度高、膨胀性好，与岩体、探头500紧密贴合，降低了微震探头500信号衰减，保证了微震事件监测精度。

根据本发明提供的一个实施例，注浆组件300包括注浆泵310和管道320，注浆泵310与探杆210的下端通过管道320连接，管道320上设有阀体330。本实施例中，注浆泵310将注浆材料通过管道320泵入探杆210的空腔内，管道320包括连接注浆泵310出口240的液压管321，以及通过转换接头323与探杆210下端连接的注浆管弯头322，在液压管321与注浆管弯头322的连接处还设置有阀体330，本实施例中，阀体330选择球形截止阀。在其它实施例中，不限定该阀体330是截止阀、电动阀、电磁阀或其他形式可通断的阀类。

根据本发明提供的一个实施例，支撑组件200还包括环状的固定托盘220，固定托盘220的内侧壁与探杆210的外壁连接，固定托盘220的外侧壁与钻孔600的孔壁连接。本实施例中，固定托盘220设置在钻孔600的横截面上，其上具有固定探杆210的孔，从而形成环形固定托盘220，固定托盘220与钻孔600的孔壁以及探杆210的外壁均密封连接，在注浆组件300对钻孔600内的探头500周围进行注浆时，固定托盘220能够实现良好的封堵钻孔600，确保注浆材料不外流的作用。

根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的矿用顶板深孔微震探头安装装置还包括排气管400，排气管400穿过固定托盘220进入钻孔600内。本实施例中，在注浆过程中，注浆材料不断向钻孔600内注入，钻孔600内的空气通过排气管400排出至钻孔600外部，避免钻孔600内空气对注浆材料灌注和凝固产生不良影响。固定托盘220上设置供排气管400穿过的孔，同时与排气管400密封连接。

根据本发明提供的一个实施例，探杆210的上端设有承托底座230，承托底座230承托探头500。本实施例中，承托底座230涂有防静电漆，探头500与防下滑组件100连接完毕后，放置于承托底座230上，探杆210顶推承托底座230将防下滑组件100与探头500送入钻孔600中，承托底座230的设置保证承托与顶托稳定，避免探头500与防下滑组件100摇晃与倾倒。在其它实施例中，探杆210也可直接顶推探头500，或采用其它承托结构与探头500接触。

根据本发明提供的一个实施例，探杆210与承托底座230连接处设有用于供探头500的线缆700伸出的出口240。本实施例中，探头500放置于承托底座230上后，探头500连接的线缆700由探杆210与承托底座230连接处设置的出口240中伸出，而后延伸至钻孔600外部，以保证探头500的电连接。

根据本发明提供的一个实施例，倒刺120自固定件110的外壁向外逐渐向下倾斜。本实施例中，倒刺120一端与固定件110的外壁连接，而后整体向钻孔600的孔壁延伸并逐渐向下倾斜，以使倒刺120的另一端接触钻孔600的孔壁后与孔壁产生最大程度的阻力，防止探头500下滑移动，与实际所需位置产生偏差。在其它实施例中，倒刺120也可采用其它结构形式，如向上和向下倾斜交替设置等，也可将倒刺120设计为板状、杆状、针状等增大摩擦力。

本发明还提供一种应用上述矿用顶板深孔微震探头安装装置进行的探头500安装方法，包括：

S1，在待监测工作面巷道顶板处施工钻孔600；

S2，固定件110的下端与探头500连接，探头500放置于探杆210上端的承托底座230上；

S3，在探杆210位于承托底座230下方的位置处安装固定托盘220；

S4，排气管400安装于固定托盘220上并伸入钻孔600；

S5，探杆210顶送探头500至钻孔600内探头500的安装位置；

S6，倒刺120与钻孔600的孔壁接触稳定后，下移探杆210；

S7，注浆组件300通过探杆210对探头500的安装位置进行注浆固定。

本发明实施例的探头500安装方法，克服了地面打孔受地形限制，打钻费用高的缺点，井下顶板深孔安装灵活机动，解决了高差变化不大煤层工作面的采动活动定位精度问题，同时注浆材料由于硬度高、膨胀性好，与岩体、探头500紧密贴合，降低了微震探头500信号衰减，保证了微震事件监测精度。

具体包括以下步骤：

S1，在待监测工作面巷道顶板施工垂直钻孔600，钻孔600的深度L1为50m～80m，钻孔600的直径R1为50mm～65mm；

S2，加工3～5个倒刺120，安装在钢管111上，钢管111的直径R2为20mm～30mm，钢管111的尾端焊接与探头500相匹配的螺纹丝扣112，与探头500直连；制作涂有防静电漆的承托底座230，承托底座230的直径R3为35mm～45mm，与探杆210直连；将带有倒刺120的钢管111与探头500连接后，放置在承托底座230，承托底座230固定在探杆210上，探头500的线缆700通过承托底座230边缘处的出口240甩在探杆210的外部；

S3，制作固定托盘220，固定托盘220的直径R4为48mm～63mm，固定托盘220位于承托托盘之下，间距L2为0.5m～0.8m，同时固定托盘220也用于注浆材料的封堵；

S4，排气管400的长度L3为0.6m～1.0m，安装于固定托盘220上并伸入钻孔600；

S5，利用中空的探杆210送至钻孔600内探头500的安装位置，即顶板钻孔600终孔位置；

S6，待倒刺120与钻孔600的孔壁接触稳定后，下移探杆210，下移的长度L4为0.5m；

S7，通过注浆管弯头322将探杆210与注浆泵310进行连接；将注浆材料混合均匀后，倒入注浆泵310内，将注浆材料泵入到探头500的安装位置；注浆材料凝固速度较快，且具有一定的膨胀性；待注浆材料与探头500、钻孔600孔壁贴合紧密后，停止注浆。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：包括防下滑组件和位于所述防下滑组件下方的支撑组件，所述防下滑组件包括固定件和倒刺，所述倒刺设置于所述固定件的外壁上，所述固定件的下端连接探头，所述支撑组件包括探杆，所述探杆的上端支撑所述探头，所述探杆的轴向沿钻孔的延伸方向设置。

2.根据权利要求1所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：所述固定件包括钢管和螺纹丝扣，所述倒刺设置于所述钢管的外壁，所述螺纹丝扣设置于所述钢管的下端，并与所述探头连接。

3.根据权利要求1所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：还包括注浆组件，所述探杆的内部沿其轴向设有贯通的空腔，所述注浆组件与所述探杆的下端连接。

4.根据权利要求3所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：所述注浆组件包括注浆泵和管道，所述注浆泵与所述探杆的下端通过所述管道连接，所述管道上设有阀体。

5.根据权利要求1所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：所述支撑组件还包括环状的固定托盘，所述固定托盘的内侧壁与所述探杆的外壁连接，所述固定托盘的外侧壁与所述钻孔的孔壁连接。

6.根据权利要求5所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：还包括排气管，所述排气管穿过所述固定托盘进入所述钻孔内。

7.根据权利要求1所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：所述探杆的上端设有承托底座，所述承托底座承托所述探头。

8.根据权利要求7所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：所述探杆与所述承托底座连接处设有用于供所述探头的线缆伸出的出口。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置，其特征在于：所述倒刺自所述固定件的外壁向外逐渐向下倾斜。

10.一种应用权利要求1至9任意一项所述的矿用顶板深孔微震探头安装装置进行的矿用顶板深孔微震探头安装方法，其特征在于：包括：

S1，在待监测工作面巷道顶板处施工钻孔；

S2，固定件的下端与探头连接，探头放置于探杆上端的承托底座上；

S3，在探杆位于承托底座下方的位置处安装固定托盘；

S4，排气管安装于固定托盘上并伸入钻孔；

S5，探杆顶送探头至钻孔内探头的安装位置；

S6，倒刺与钻孔的孔壁接触稳定后，下移探杆；

S7，注浆组件通过探杆对探头的安装位置进行注浆固定。

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