CN204552826U - 一种巷道内布置的地震ct探测用震动波激发装置 - Google Patents

Abstract

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是通过顶紧机构将震源固定在巷道顶板底板之间，或通过锚杆、锚索端头将震源固定在巷道壁上，利用气体弹簧、金属弹簧作为激发动力源，驱动锤头击打埋设在巷道底板中的垫板，垫板击打煤岩体，或通过击打放置在巷道底板表面的垫板，垫板击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波；或利用气体或固体爆炸作为激发动力源，在煤岩体中激发震动波。本实用新型能够适应煤矿井下巷道工作环境，结构简单，安装、拆卸方便，可替代爆炸震源，提高地震CT探测技术的效率。

Description

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置

技术领域

本实用新型涉及一种地震CT探测技术，尤其是一种煤矿井下地震CT探测技术，具体地说是一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置。

背景技术

冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的发生与煤岩体聚集的高应力直接相关。根据波速和应力之间较好的对应关系，地震CT探测技术可以反演煤岩体开挖过程中的应力分布特征，从而预测预报下一时段的冲击矿压和其他一些动力显现的危险区域。近年来，该技术开始在煤矿领域应用，通过在煤层回采工作面进行放炮产生震动波震源，这种方式安全隐患多，工程量大，使地震CT探测技术难以经常性地重复使用，不能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况，不能实现动力灾害预测预报的自动化和常态化。

目前，地震勘探用可控震源多是在地面和海洋使用，还缺少适用煤矿井下巷道工作环境，能够长期、稳定、可控地在煤岩体中激发震动波的方法和装置，使地震CT探测技术在动力灾害预测和预报方面难以充分发挥其潜能。

发明内容

本实用新型的目的针对使用炸药震源安全隐患多、效率低、工程量大，难以利用地震CT探测技术及时反映工作面应力的动态变化、转移情况，难以满足冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的动态、及时预测预报的需求等问题，设计一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，该震源能够在巷道中便捷地布置，长期、稳定、可控地在煤岩体中激发震动波。

本实用新型的技术方案之一是：

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括：

一机身8，机身8通过顶紧机构10或锚杆、锚索端头22固定安装在巷道顶板11和底板4之间或巷道壁上；

一锤头6，该锤头6与提升机构相连，提升机构用于将锤头提升到激发位置；

一释放机构，该释放机构用于将储能后的锤头释放使之产生所需的震动波；

一激发动力源，该激发动力源为气体弹簧或金属弹簧，气体弹簧或金属弹簧受提升机构的作用产生压缩，形成驱动锤头所需的动能，在释放机构动作后驱动锤头快速冲击第一垫板1或第二垫板32。

所述的第一垫板1埋设在巷道底板4时，机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11，由机身8底部顶紧垫板1，侧面抵紧底座2或底座33，底座2顶部放置橡胶体3，由压板5压紧，形成密闭冲击腔；或由压板5直接压紧底座33，侧面放置橡胶体34，预紧装置34’抵紧第一垫板1；所述的第二垫板32放置在巷道底板4表面时，顶紧机构10顶紧巷道顶板11，机身8底部顶紧垫板32。

所述的气体弹簧包括：空气弹簧和氮气弹簧。

所述的气体弹簧9安装在机身8内部或外部，前端安装有锤头6，锤头6上连接有销子7，机身8上有销子运动槽19；销子7由爪臂13驱动上移到释放机构处于待激发状态，爪臂13由缸体12驱动上下移动。

所述的顶紧机构包括：液压顶紧缸、气动顶紧缸、螺旋机械顶紧装置。

所述的金属弹簧27安装在机身8内部或外部，金属弹簧27的下端与滑套36相抵，滑套36与锤头6同步移动，锤头6的上端与爪钩23相连，爪钩23由提升机构驱动上移，当爪钩上移进入起释放作用的定位筒28中时，定位筒推动推板24使爪钩释放锤头，锤头在金属弹簧27的弹力作用下迅速下移冲击第一垫板1或第二垫板32产生震动波；所述的提升机构包括气动马达31，气动马达31带动滚筒30，拉动钢丝绳26，经过滑轮29带动滑轮25，滑轮25安装在爪钩23上，爪钩23抓紧锤头6上移，压缩金属弹簧27。

本实用新型的技术方案之二是：

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括机身8，机身8通过顶紧机构10或锚杆、锚索端头22固定安装在巷道顶板11和底板4之间或巷道壁上，机身8中设有爆炸腔35。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以能够使地震CT探测技术经常性地便捷使用，从而及时反映工作面应力的动态变化、转移情况，实现动力灾害预测预报的自动化和常态化。

本实用新型通过顶紧机构将震源固定在巷道顶板底板之间，或通过锚杆、锚索端头将震源固定在巷道壁上，能够在巷道中便捷地布置，较之现有的气动式、液压式和电磁式震源，能够适应煤矿井下巷道工作环境，结构简单，安装、拆卸方便，可替代爆炸震源，提高地震CT探测技术的效率。

附图说明

图1是本实用新型的气动弹簧震源结构示意图之一。

图2是本实用新型的气动弹簧震源结构示意图之二。

图3是本实用新型的气动弹簧震源结构示意图之三。

图4是本实用新型的气动弹簧震源在巷道中布置示意图。

图5是本实用新型的通过锚杆、锚索端头固定的震源结构示意图之一。

图6是本实用新型的通过锚杆、锚索端头固定的震源结构示意图之一。

图7是本实用新型的金属弹簧震源结构示意图。

图8是本实用新型的垫板放置在巷道底板表面的震源结构示意图之一。

图9是本实用新型的垫板放置在巷道底板表面的震源结构示意图之一。

图10是本实用新型的底座底板敞开和直接受压的震源结构示意图。

图11是本发明的带预紧装置的震源结构示意图。

图12是本实用新型的带预紧装置的震源结构示意图。

图13是本实用新型的机身侧边安装有顶紧机构的震源结构示意图。

图中：1、垫板，2、底座，3、橡胶体，4、巷道底板，6、锤头，7、销子，8、机身，9、气体弹簧，10、顶紧机构，11、巷道顶板，12、缸体，13、爪臂，14、抓钩，15、弹簧，16、抓钩安装板，27、金属弹簧，33、底座，17、气缸，18、夹板，19、销子运动槽，20、锚杆、锚索端头，21、钢板，22、钢板，23、爪钩，24、推板，25、滑轮，26、钢丝绳，27、金属弹簧，28、定位筒，29、滑轮，30、滚筒，31、气动马达，32、垫板，33、底座，34、橡胶体，34’、预紧装置，35、爆炸室，36、滑套，37气缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一。

如图1-4所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，垫板1埋设在巷道底板4中，放置在底座2上，垫板1一侧接触煤岩体，通过液压提升机构的爪臂13托起销子7，压缩气体弹簧9，气动释放装置的抓钩14抓住销子7，给气动释放装置的气缸17上腔注入压缩空气，气缸17缩回，夹板18锁紧抓钩14，使震源处于待激发状态，如图2。给气缸17下腔注入压缩空气，气缸17伸出，夹板18解锁，释放气体弹簧9，气体弹簧9驱动锤头6击打埋设在巷道底板4中的垫板1，垫板1击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，对垫板1施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源，如图1所示。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况，如图4所示。

本实施例的装置为：

机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由机身8底部顶紧垫板1，侧面抵紧底座2，底座2顶部放置橡胶体3，由压板5压紧，形成密闭冲击腔。气体弹簧9安装在机身8上，前端安装有锤头6，锤头6上有销子7（图1），机身8上有销子运动槽19（图3）。气动释放装置包括气缸17、夹板18、抓钩14、弹簧15、抓钩安装板16（如图2）。

实施例二。

如图5-6所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过锚杆、锚索端头20、钢板21和钢板22，将机身8螺栓固定在巷道壁上。垫板1埋设在巷道底板4中，放置在底座2上，垫板1一侧接触煤岩体，通过液压提升机构的爪臂13托起销子7，压缩气体弹簧9，气动释放装置的抓钩14抓住销子7，给气动释放装置的气缸17上腔注入压缩空气，气缸17缩回，夹板18锁紧抓钩14，使震源处于待激发状态。给气缸17下腔注入压缩空气，气缸17伸出，夹板18解锁，释放气体弹簧9，气体弹簧9驱动锤头6击打埋设在巷道底板4中的垫板1，垫板1击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。通过调节钢板21和钢板22上螺栓孔，顶紧垫板1。通过拆卸锚杆、锚索端头20、钢板21和钢板22，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8通过钢板21和钢板22螺栓连接通过锚杆、锚索端头20，调节钢板21和钢板22上螺栓孔，使机身8底部顶紧垫板1，侧面抵紧底座2，底座2顶部放置橡胶体3，由压板5压紧，形成密闭冲击腔。气体弹簧9安装在在机身8上，前端安装有锤头6，锤头6上有销子7，机身8上有销子运动槽19。气动释放装置包括气缸17、夹板18、抓钩14、弹簧15、抓钩安装板16。

实施例三。

如图7所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，垫板1埋设在巷道底板4中，放置在底座2上，垫板1一侧接触煤岩体，通过气动马达31带动滚筒30，拉动钢丝绳26，经过滑轮29带动滑轮25，爪钩23抓紧锤头6上移，压缩金属弹簧27。当定位筒28推动推板24下移时，强迫爪钩23张开，释放金属弹簧27，金属弹簧27驱动锤头6击打埋设在巷道底板4中的垫板1，垫板1击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，对垫板1施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由机身8底部顶紧垫板1，侧面抵紧底座2，底座2顶部放置橡胶体3，由压板5压紧，形成密闭冲击腔。金属弹簧9安装在在机身8上。爪钩23上安装有滑轮25，滑轮25绕有钢丝绳26，钢丝绳26通过滑轮29到达滚筒30，滚筒30安装在气动马达31上。

实施例四。

如图8所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，垫板32放置在巷道底板4表面，通过气动马达31带动滚筒30，拉动钢丝绳26，经过滑轮29带动滑轮25，爪钩23抓紧锤头6上移，压缩金属弹簧27。当定位筒28推动推板24下移时，强迫爪钩23张开，释放金属弹簧27，金属弹簧27驱动锤头6击打放置在巷道底板4表面上的垫板32，垫板32击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，对垫板32施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由机身8底部顶紧垫板32。金属弹簧9安装在在机身8上。爪钩23上安装有滑轮25，滑轮25绕有钢丝绳26，钢丝绳26通过滑轮29到达滚筒30，滚筒30安装在气动马达31上。

实施例五。

如图9所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，垫板32放置在巷道底板4表面，通过液压提升机构的爪臂13托起销子7，压缩气体弹簧9，气动释放装置的抓钩14抓住销子7，给气动释放装置的气缸17上腔注入压缩空气，气缸17缩回，夹板18锁紧抓钩14，使震源处于待激发状态。给气缸17下腔注入压缩空气，气缸17伸出，夹板18解锁，释放气体弹簧9，气体弹簧9驱动锤头6击打埋设在巷道底板4上的垫板32，垫板32击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，对垫板32施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由机身8底部顶紧垫板32，气体弹簧9安装在机身8上，前端安装有锤头6，锤头6上有销子7，机身8上有销子运动槽19。气动释放装置包括气缸17、夹板18、抓钩14、弹簧15、抓钩安装板16。

实施例六。

如图10-11所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，垫板1埋设在巷道底板4中，放置在底座33中，一侧和底板接触煤岩体，通过气动马达31带动滚筒30，拉动钢丝绳26，经过滑轮29带动滑轮25，爪钩23抓紧锤头6上移，压缩金属弹簧27。当定位筒28推动推板24下移时，强迫爪钩23张开，释放金属弹簧27，金属弹簧27驱动锤头6击打埋设在巷道底板4中的垫板1，垫板1击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，顶紧底座33，底座33上的预紧装置34’对垫板1施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由机身8上的压板5直接压紧底座33，侧面放置橡胶体34，预紧装置34’抵紧垫板1，形成密闭冲击腔。金属弹簧9安装在在机身8上。爪钩23上安装有滑轮25，滑轮25绕有钢丝绳26，钢丝绳26通过滑轮29到达滚筒30，滚筒30安装在气动马达31上。

实施例七。

如图12所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，通过爆炸室35中进行气体或固体爆炸作为激发动力源，在煤岩体中激发震动波。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8顶部安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由机身8上的压板5直接压紧巷道底板4，机身8内部有爆炸室35。

实施例八。

如图13所示。

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，通过顶紧机构10将机身8固定在巷道顶板11、底板4之间，垫板32放置在巷道底板4表面，通过液压提升机构的爪臂13托起销子7，压缩气体弹簧9，气动释放装置的抓钩14抓住销子7，给气动释放装置的气缸17、气缸37上腔注入压缩空气，气缸17、气缸37缩回，夹板18锁紧抓钩14，使震源处于待激发状态。给气缸17、气缸37下腔注入压缩空气，气缸17、气缸37伸出，夹板18解锁，释放气体弹簧9，气体弹簧9驱动锤头6击打埋设在巷道底板4上的垫板32，垫板32击打煤岩体，在煤岩体中激发震动波。顶紧机构顶紧巷道顶板的反作用力，对垫板32施加预紧力。通过缩回顶紧机构10，可以拆卸震源。通过沿巷道走向上间隔一定距离布置震源，经常性地重复激发震动波，能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况。

本实施例的装置为：

机身8侧边安装有顶紧机构10，顶紧机构10顶紧巷道顶板11。由顶紧机构10底部顶紧垫板32，气体弹簧9安装在机身8上，前端安装有锤头6，锤头6上有销子7。气动释放装置安装在机身8上，气动释放装置包括气缸17、夹板18、抓钩14、弹簧15、气缸37。

本实用新型工作原理是：

本实用新型通过顶紧机构将震源固定在巷道顶板底板之间，或通过锚杆、锚索端头将震源固定在巷道壁上，利用气体弹簧、金属弹簧作为激发动力源，驱动锤头击打埋设在巷道底板中的垫板，垫板击打煤岩体，激发平行于煤层传播的纵波和横波，或通过击打放置在巷道底板表面的垫板，垫板击打煤岩体，在煤岩体中激发平行于煤层传播的横波；或利用气体或固体爆炸作为激发动力源，在煤岩体中激发震动波。通过调节锤头的质量、气体或金属弹簧的输出力、冲击行程，以及垫板的材质、形状、尺寸和倾斜角度，产生不同能量和频率及不同纵、横波形式的震动波。

本文中应用了具体个例对本实用新型的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

本实用新型未涉及部分如气体弹簧、金属弹簧、马达、伸缩缸、滑轮的结构、工作原理等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括：

一机身（8），机身（8）通过顶紧机构（10）或锚杆、锚索端头（22）固定安装在巷道顶板（11）和底板（4）之间或巷道壁上；

一锤头（6），该锤头（6）与提升机构相连，提升机构用于将锤头提升到激发位置；

一释放机构，该释放机构用于将储能后的锤头释放使之产生所需的震动波；

一激发动力源，该激发动力源为气体弹簧或金属弹簧，气体弹簧或金属弹簧受提升机构的作用产生压缩，形成驱动锤头所需的动能，在释放机构动作后驱动锤头快速冲击第一垫板（1）或第二垫板（32）。

2.根据权利要求1所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的第一垫板（1）埋设在巷道底板（4）时，机身（8）顶部安装有顶紧机构（10），顶紧机构（10）顶紧巷道顶板（11），由机身（8）底部顶紧垫板（1），侧面抵紧底座（2）或底座（33），底座（2）顶部放置橡胶体（3），由压板（5）压紧，形成密闭冲击腔；或由压板（5）直接压紧底座（33），侧面放置橡胶体（34），预紧装置（34’）抵紧第一垫板（1）；所述的第二垫板（32）放置在巷道底板（4）表面时，顶紧机构（10）顶紧巷道顶板（11），机身（8）底部顶紧垫板（32）。

3.根据权利要求1所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的气体弹簧包括：空气弹簧和氮气弹簧。

4.根据权利要求1所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的气体弹簧（9）安装在机身（8）内部或外部，前端安装有锤头（6），锤头（6）上连接有销子（7），机身（8）上有销子运动槽（19）；销子（7）由爪臂（13）驱动上移到释放机构处于待激发状态，爪臂（13）由缸体（12）驱动上下移动。

5.根据权利要求1所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的顶紧机构包括：液压顶紧缸、气动顶紧缸、螺旋机械顶紧装置。

6.根据权利要求1所述的巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是所述的金属弹簧（27）安装在机身（8）内部或外部，金属弹簧（27）的下端与滑套（36）相抵，滑套（36）与锤头（6）同步移动，锤头（6）的上端与爪钩（23）相连，爪钩（23）由提升机构驱动上移，当爪钩上移进入起释放作用的定位筒（28）中时，定位筒推动推板（24）使爪钩释放锤头，锤头在金属弹簧（27）的弹力作用下迅速下移冲击第一垫板（1）或第二垫板（32）产生震动波；所述的提升机构包括气动马达（31），气动马达（31）带动滚筒（30），拉动钢丝绳（26），经过滑轮（29）带动滑轮（25），滑轮（25）安装在爪钩（23）上，爪钩（23）抓紧锤头（6）上移，压缩金属弹簧（27）。

7.一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括机身（8），机身（8）通过顶紧机构（10）或锚杆、锚索端头（22）固定安装在巷道顶板（11）和底板（4）之间或巷道壁上，机身（8）中设有爆炸腔（35）。