CN215953872U - 基于气动的非炸药震源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于气动的非炸药震源装置，包括气动换向阀、气缸总成、注液缸总成、活塞杆、第一单向阀、第二单向阀和爆破管，气缸总成内部设有气缸活塞，气源通过气动换向阀与气缸总成连接，注液缸总成固定在气缸总成底端，注液缸总成内部设有注液缸活塞，活塞杆使气缸活塞和注液缸活塞能同步移动；注液缸总成与爆破管连通；第一单向阀装在注液缸活塞上，且第一单向阀的进口通过管路与注液缸总成的下腔连通，第一单向阀的出口通过管路与注液缸总成的上腔连通；第二单向阀的进口通过管路与水源连通，第二单向阀的出口通过管路与注液缸总成的下腔连通。该装置产生的震源在高瓦斯突出矿井，以及在易燃、易爆、温度湿度大的场所均能安全使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿井地球物理勘探技术领域，具体是一种基于气动的非炸药震源装置。
背景技术
煤炭的开采过程中会伴随着多种灾害事故，如：煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、透水、顶板垮落等。其中煤与瓦斯突出灾害一直是世界矿井领域的巨大难题之一，也是煤矿生产安全的最大威胁之一。在现有的地球物理勘探方法中，地震槽波勘探是矿井地球物理勘探中具有发展潜力和应用前景的物探手段方法之一。它具有探测距离远、分辨精度高、抗电干扰能力强、波形特征较易识别以及最终成果直观的优点。槽波勘探大致主要有以下三种观测手段:即透射法、反射法与透射、反射联合勘探法。近年来，随着煤炭开采深度的增加，煤岩应力条件更加复杂，煤岩内部应力的增加使得煤层内瓦斯压力增加，煤层气在煤岩内部富集会增加煤炭开采过程中瓦斯灾害事故的发生。目前，槽波地震勘探以炸药震源为主，但是该震源受到高瓦斯矿井的限制，以及存在炸药爆炸安全性等问题，甚至一些综采综掘全部机械化矿井没有炸药，这些情况直接影响了地震勘探的施工；并且炸药震源在使用时产生的废气会对环境造成污染。随着采掘深度的不断增加，高瓦斯突出的问题会慢慢的凸显出来，常规炸药震源必定会受到严格的管制。当前，槽波勘探已是煤矿井下构造精细勘探的首选物探方法之一，其震源是关键部分，直接影响地震信号质量。因此，亟需一个在高瓦斯突出矿井中，以及在易燃、易爆、温度湿度大的场所均可以使用的新型非炸药震源装置。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于气动的非炸药震源装置，其产生的震源在高瓦斯突出矿井中，以及在易燃、易爆、温度湿度大的场所均能安全使用。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于气动的非炸药震源装置，包括气动换向阀、气缸总成、注液缸总成、活塞杆、第一单向阀、第二单向阀和爆破管，
所述气缸总成内部设有气缸活塞，气缸活塞将其内部分隔成上腔和下腔；气动换向阀的进气口与气源连通，气动换向阀的第一出气口与气缸总成的上腔连通，气动换向阀的第二出气口与气缸总成的下腔连通；气缸总成顶端装有第一机动气阀，第一机动气阀的触发端伸入气缸总成的上腔；气缸总成底端装有第二机动气阀，第二机动气阀的触发端伸入气缸总成的下腔；第一机动气阀和第二机动气阀均与气动换向阀通过电信号连接，当气缸活塞与第一机动气阀的触发端接触时，第一机动气阀反馈电信号给气动换向阀，气动换向阀使气源与气缸总成的上腔连通；当气缸活塞与第二机动气阀的触发端接触时，第二机动气阀反馈电信号给气动换向阀，气动换向阀使气源与气缸总成的下腔连通；
所述注液缸总成固定在气缸总成底端，且注液缸总成和气缸总成同轴；注液缸总成内部设有注液缸活塞，注液缸活塞将其内部分隔成上腔和下腔；活塞杆一端伸入气缸总成的下腔与气缸活塞固定连接，活塞杆另一端伸入注液缸总成的上腔与注液缸活塞固定连接，使气缸活塞和注液缸活塞能同步移动；注液缸总成的上腔设有输出端，输出端通过管路与爆破管的进口连通；所述第一单向阀装在注液缸活塞上，且第一单向阀的进口通过管路与注液缸总成的下腔连通，第一单向阀的出口通过管路与注液缸总成的上腔连通；第二单向阀的进口通过管路与水源连通，第二单向阀的出口通过管路与注液缸总成的下腔连通。
进一步，所述气动换向阀是二位四通气动换向阀；所述第一机动气阀和第二机动气阀均为二位二通机动气阀。
进一步，还包括压力表，压力表装在输出端与爆破管之间的管路上。设置压力表能了解管路内的压力情况，便于控制爆破管产生的震源大小。
与现有技术相比，本实用新型采用气动换向阀、气缸总成、注液缸总成、活塞杆、第一单向阀、第二单向阀和爆破管相结合的方式，具有如下优点：
1)本实用新型产生的震源具有高效、环保、安全以及安保要求低，是一种环境友好型槽波勘探震源，其通过气源的压力全程可控、爆破无热源和明火、爆破无尘(含水)，因此在高瓦斯突出矿井中，以及在易燃、易爆、温度湿度大的场所均能安全使用。
2)本实用新型的震源在煤层深孔激发产生的纵波、横波及槽波的走时、速度、频率及频散等差异特征显著，地震仪易于识别、分离。
3)本实用新型震源的单向激发方式属于集中力源，该震源激发既产生纵波，也产生横波，有利于槽波发育；同时煤层深孔气动震源激发避开了巷道及围岩松动圈影响，能量泄漏少且定向聚能作用于煤层，槽波能量相对较强；有利于槽波地震勘探。
4)本实用新型结构简单，成本较低，且其重量及体积均较小，无须多人协同配合，便于移动施工。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型在煤层工作面的位置布设图。
图中：1、气动换向阀，2、第一机动气阀，3、气源，4、气缸总成，4-1、气缸活塞，5、活塞杆，6、第二机动气阀，7、第一单向阀，8、注液缸总成，8-1、注液缸活塞，9、第二单向阀，10、水源，11、爆破管，12、压力表。
具体实施方式
下面将对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括气动换向阀1、气缸总成4、注液缸总成8、活塞杆6、第一单向阀7、第二单向阀9和爆破管11，
所述气缸总成4内部设有气缸活塞4-1，气缸活塞4-1将其内部分隔成上腔和下腔；气动换向阀1的进气口与气源3连通，气动换向阀1的第一出气口与气缸总成4的上腔连通，气动换向阀1的第二出气口与气缸总成4的下腔连通；气缸总成4顶端装有第一机动气阀2，第一机动气阀2的触发端伸入气缸总成4的上腔；气缸总成4底端装有第二机动气阀6，第二机动气阀6的触发端伸入气缸总成4的下腔；第一机动气阀2和第二机动气阀6均与气动换向阀1通过电信号连接，当气缸活塞4-1与第一机动气阀2的触发端接触时，第一机动气阀2反馈电信号给气动换向阀1，气动换向阀1使气源3与气缸总成4的上腔连通；当气缸活塞4-1与第二机动气阀6的触发端接触时，第二机动气阀6反馈电信号给气动换向阀1，气动换向阀1使气源3与气缸总成4的下腔连通；所述气动换向阀1是二位四通气动换向阀；所述第一机动气阀2和第二机动气阀6均为二位二通机动气阀；
所述注液缸总成8固定在气缸总成4底端，且注液缸总成8和气缸总成4同轴；注液缸总成8内部设有注液缸活塞8-1，注液缸活塞8-1将其内部分隔成上腔和下腔；活塞杆6一端伸入气缸总成4的下腔与气缸活塞4-1固定连接，活塞杆6另一端伸入注液缸总成8的上腔与注液缸活塞8-1固定连接，使气缸活塞4-1和注液缸活塞8-1能同步移动；注液缸总成8的上腔设有输出端，输出端通过管路与爆破管11的进口连通，还包括压力表12，压力表12装在输出端与爆破管11之间的管路上；设置压力表12能了解管路内的压力情况，便于控制爆破管11产生的震源大小。所述第一单向阀7装在注液缸活塞8-1上，且第一单向阀7的进口通过管路与注液缸总成8的下腔连通，第一单向阀7的出口通过管路与注液缸总成8的上腔连通；第二单向阀9的进口通过管路与水源10连通，第二单向阀9的出口通过管路与注液缸总成8的下腔连通。
如图2所示，工作时，在工作面中打设多个钻孔，并且将多个检波器进行安装，槽波地震仪放置在切眼靠近巷道处；然后将本实用新型的爆破管11放置在其中一个钻孔内，开始进行震源激发，先将气动换向阀1与气源3连通，同时将第二单向阀9的进口与水源10连通，并使注液缸总成8的下腔注满水，此时气动换向阀1使其进口与第一出口连通，气源3的高压气体通过气动换向阀1进入气缸总成4的上腔，进而推动气缸活塞4-1向下腔移动，由于活塞杆6使气缸活塞4-1与注液缸活塞8-1固定，此时注液缸活塞8-1同步向注液缸总成8的下腔移动，压缩注液缸总成8的下腔空间，由于第二单向阀9的出口与注液缸总成8的下腔连接，此时下腔压力大于外部水源10的压力，第二单向阀9处于关闭状态，使其内部压力增大，当下腔压力达到第一单向阀7的开启压力时，注液缸总成8下腔内的水通过第一单向阀7进入注液缸总成8上腔，随着注液缸活塞8-1持续向下腔移动，注液缸总成8上腔不断被注入水，直至气缸活塞4-1与第二机动气阀6的触发端接触时，第二机动气阀6反馈电信号给气动换向阀1，气动换向阀1进行换向，使进口与第二出口连通，此时气源3与气缸总成4的下腔连通；气源3的高压气体通过气动换向阀1进入气缸总成4的下腔，进而推动气缸活塞4-1向上腔移动，进而注液缸活塞8-1开始向上腔移动，上腔压力增大，注液缸总成8上腔的内部压力大于注液缸总成8的内部下腔，第一单向阀7关闭，注液缸活塞8-1对上腔内的水施压，使高压水从输出端经过管路进入爆破管11内，爆破管11受到高压水的冲击及内部空气被压缩从爆破管11内喷出，最终产生震源；同时注液缸活塞8-1向上腔移动时，下腔的内部压力持续下降，并处于负压状态，此时外部水源10的压力大于下腔内部压力，第二单向阀9开启，水源10向下腔内持续补水；直至气缸活塞4-1与第一机动气阀2的触发端接触时，第一机动气阀2反馈电信号给气动换向阀1，气动换向阀1再次换向使气源3与气缸总成4的上腔连通；完成一个震源产生的工作过程，接着气缸活塞4-1又开始向气缸总成4的下腔移动，继续进行下一个震源产生的工作过程；如此重复能在钻孔内产生多次震源，并且通过控制气源3注入气缸总成4的高压气体的压力值，能调节输出端的高压水的压力，最终实现对震源的大小进行调节。最后完成一个钻孔震源激发后，将本实用新型的爆破管11依次放置在其他钻孔内，重复上述过程，从而实现各个钻孔内的震源激发，便于对煤层工作面进行槽波地震勘探。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于气动的非炸药震源装置，其特征在于，包括气动换向阀、气缸总成、注液缸总成、活塞杆、第一单向阀、第二单向阀和爆破管，
所述气缸总成内部设有气缸活塞，气缸活塞将其内部分隔成上腔和下腔；气动换向阀的进气口与气源连通，气动换向阀的第一出气口与气缸总成的上腔连通，气动换向阀的第二出气口与气缸总成的下腔连通；气缸总成顶端装有第一机动气阀，第一机动气阀的触发端伸入气缸总成的上腔；气缸总成底端装有第二机动气阀，第二机动气阀的触发端伸入气缸总成的下腔；第一机动气阀和第二机动气阀均与气动换向阀通过电信号连接，当气缸活塞与第一机动气阀的触发端接触时，第一机动气阀反馈电信号给气动换向阀，气动换向阀使气源与气缸总成的上腔连通；当气缸活塞与第二机动气阀的触发端接触时，第二机动气阀反馈电信号给气动换向阀，气动换向阀使气源与气缸总成的下腔连通；
所述注液缸总成固定在气缸总成底端，且注液缸总成和气缸总成同轴；注液缸总成内部设有注液缸活塞，注液缸活塞将其内部分隔成上腔和下腔；活塞杆一端伸入气缸总成的下腔与气缸活塞固定连接，活塞杆另一端伸入注液缸总成的上腔与注液缸活塞固定连接，使气缸活塞和注液缸活塞能同步移动；注液缸总成的上腔设有输出端，输出端通过管路与爆破管的进口连通；所述第一单向阀装在注液缸活塞上，且第一单向阀的进口通过管路与注液缸总成的下腔连通，第一单向阀的出口通过管路与注液缸总成的上腔连通；第二单向阀的进口通过管路与水源连通，第二单向阀的出口通过管路与注液缸总成的下腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于气动的非炸药震源装置，其特征在于，所述气动换向阀是二位四通气动换向阀；所述第一机动气阀和第二机动气阀均为二位二通机动气阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于气动的非炸药震源装置，其特征在于，还包括压力表，压力表装在输出端与爆破管之间的管路上。
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