一种孔内及孔外双重固定可回收式微震传感器安装方法

摘要

本发明公开了一种孔内及孔外双重固定可回收式微震传感器安装方法，在孔外时，将微震传感器及可回收装置与铁套筒进行固定耦合，并进行固定质量检测。进一步，通过胶管将铁套筒送至钻孔底部。最后，在孔内，将铁套筒和胶管与岩体孔壁之间的空隙进行满孔注浆，使铁套筒与岩体完全耦合固定。回收时，通过回收装置将微震传感器从钻孔内取出。本发明较好解决了钻孔内微震传感器难以固定以及安装质量和安装成功率无法保障的问题，通过孔内孔外双重固定耦合确保微震传感器高质量成功安装。本发明可广泛用于地下厂房、隧洞、边坡和巷道等工程微震监测。

说明书

技术领域

本发明涉及微震监测领域，更具体涉及一种孔内及孔外双重固定可回收式微震传感器安装方法。

背景技术

微震监测技术利用在空间上不同方位布设的微震传感器，捕捉岩体微破裂过程所发出的应力波信息，对其加以分析处理后确定微破裂事件发生的时间、位置及能量释放等信息，并以此为基础推断岩体内部应力状态、破坏情况，进而对动力灾害进行动态预测预警。微震监测技术从岩体变形的最初始阶段开始，跟踪监测岩体内部从单元岩块的断裂到整个岩体失稳的渐进性破坏过程，大大促进了监测工作的科学性，同时提高了工程与地质灾害预警的准确性和超前性。相对于传统的观测点或断面监测，微震监测技术能够实时获取三维空间岩体内的应力、应变变化和位移迁移演化的全过程。根据目前国际上已取得的成果，微震监测技术已经充分发挥出其全方位监测岩体对开挖的响应，在短期岩体开挖安全预警预报和中、长期灾害分级和稳定性评估方面有着独特的优势。

为了更好的对灾害孕育过程中伴随的岩体微破裂信息进行捕捉，避免岩体表面破裂区对破裂信号的衰减，微震传感器一般通过钻孔安装在岩体内部。由于微震传感器价格昂贵，为了经济节约，避免资源浪费，微震传感器的安装尽可能选用可回收式安装方法，即在监测需要时将微震传感器安装在孔内，监测任务完成后将微传感器收回。因此，在实践过程中，发明了一系列可回收式微震传感器安装装置与方法(中国专利公开号201020114125.4，公开日2010.02.11，发明名称“一种非煤矿山微震监测装置”。中国专利公开号201320230224.2，公开日2013.05.02，发明名称“一种用于对微震传感器进行安装与回收的装置”。中国专利公开号201320056329.0，公开日2013.01.31，发明名称“可移动式微震传感器固定结构”。中国专利公开号201220116630.1，公开日2012.03.26，发明名称“锚固式可拆卸微震传感器安装装置”。中国专利公开号200920353451.8，公开日2009.12.23，发明名称“声发射深孔监测传感器防护、固定与回收集成装置”。中国专利公开号201210347198.1，公开日2012.09.18，发明名称“一种微震单向传感器碎裂岩体全方位深孔安装及回收装置”。中国专利公开号201210346379.2，公开日2012.09.18，发明名称“一种微震三向传感器碎裂岩体全方位深孔安装及回收装置”。中国专利公开号201410053996.2，公开日2014.02.18，发明名称“一种微震传感器含水软弱岩土体深孔安装及回收装置”。中国专利公开号104330819B，公开日2015.02.04，发明名称“一种微震传感器可回收式安装装置及安装方法”。)现有的可回收式微震传感器安装方法普遍通过推杆等工具直接将微震传感器推送到监测位置，在孔内进行微震传感器的固定及与岩体耦合，这类方法无法确保和检验微震传感器是否与岩体耦合良好，难以保证安装质量及安装成功率。这是因为孔内安装时由于微震传感器安装部位距离孔口一定距离，微震传感器的固定操作难以控制，无法确保和检验微震传感器是否与孔壁耦合良好。采用机械式固定时难以把握固定力度，力度过大会造成微震传感器损坏，力度过小无法与岩体充分耦合；采用锚杆树脂等固定时，锚固树脂的位置、强度及锚固时间都难以把握，因而会造成锚固失效。若将微震传感器安装在钻孔外部，微破裂信号从孔内到孔外的传播过程中会造成微震信号的衰减。微震传感器的安装质量直接决定对灾害孕育过程中岩体微破裂的捕捉能力，进而影响对灾害预警的效果。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述可回收式微震传感器安装方法的缺陷，提供一种微震传感器高质量成功安装的孔内及孔外双重固定可回收式微震传感器安装方法。

为实现上述目的，本发明所设计的孔内及孔外双重固定可回收式微震传感器安装方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

在孔外，将套有可回收装置的微震传感器安装在底部密封的套筒内，并进行安装质量检测；

提供多段相互能对接，与套筒内径相同且能与套筒对接的连接管；

将安装有微震传感器的套筒推入孔内，在套筒推至孔底的过程中逐段加入连接管，并保证微震传感器的信号线在套筒与连接管内；

当套筒被推至钻孔孔底后，对钻孔进行注浆，完成微震传感器的固定。

进一步地，所述套筒底部设置有支撑棒。

更进一步地，所述支撑棒为铁棒。

更进一步地，所述支撑棒的长度为18～22cm。

进一步地，在套筒推入孔底的过程中，连接管相互之间的对接均在上一段连接管推入钻孔内至30cm未送进钻孔时进行对接。

进一步地，所述套筒为铁套筒或者钢套筒，所述连接管为胶连接管。

进一步地，所述套筒与连接套管内外径相同，套筒与连接套管连接处外壁设置有连接套，所述连接套通过螺栓固定在套筒和连接套管上，所述连接管相互之间也通过外部连接套和螺栓实现连接。

进一步地，所述连接管长度为1～2m，所述连接套长度为15～25cm。

进一步地，所述套筒与连接套管上均设置有用于连接螺栓的螺栓连接孔，螺栓连接孔均距离连接管或者套管端面5cm处布置。

进一步地，所述套筒的长度大于可回收装置9～15cm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、在孔外，在微震传感器放入钻孔之前将微震传感器进行固定耦合，孔外固定操作方便并可进行耦合质量的检查与测试，确保微震传感器安装质量。

2、在孔内，将铁套筒和胶管与岩体孔壁之间的空隙进行满孔注浆，使铁套筒与岩体完全耦合固定，无需安装杆固定作业，操作方便。

3、通过孔内孔外双重固定耦合确保了微震传感器安装质量及安装成功率。

附图说明

图1为本发明整体纵剖面图

图2为铁套筒与胶管连接部位剖面图

其中，1-钻孔，2-套筒，3-微震传感器，4-螺母，5-连接套，6-连接管，7-微震传感器信号传输线，8-支撑棒，9-微震传感器回收装置，10-岩体，11-注浆管

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图所示，在孔外时，将微震传感器3及可回收装置9安装在铁套筒2内固定，并进行安装质量的检测，保证固定安装无误。可根据选择的可回收装置9选择不同的固定方式，一般采用常用的楔形体滑动铁块回收装置固定。为满足和方便安装和固定，铁套筒2的长度大于微震传感器及可回收装置10cm，铁套筒2的直径根据微震传感器3的直径以及所选取的可回收装置9类型和尺寸确定，保证微震传感器3能够方便在套筒2内进行固定及拆卸。在铁套筒2底端外部焊接一根长度为20cm的铁棒，防止铁套筒2推至钻孔1底部时接触孔底石渣，对微破裂信号的采集产生影响。在距离铁套筒2顶端5cm的横断面上布置4个螺纹孔，螺纹孔沿径向均匀分布，用以与连接管6进行对接，连接管6一般选择胶管。套筒2与连接套管6连接处外壁设置有连接套5，连接套5一般采用胶套管。在孔外将微震传感器信号传输线7穿过连接管6和连接套5，将连接管6与铁套筒2对接，通过连接套5及螺母4将铁套筒2与连接管6进行连接。连接管6的内外径与铁套筒2一致，以保证两者无缝对接，胶管的长度1.5m为宜，方便在钻孔1外进行连接管6之间以及与铁套筒2的连接。连接套5的内径与连接管6外径一致，保证连接套5与连接管6及铁套筒2之间无缝固定。胶套管6长度为20cm，距离连接管6两端分别为5cm处的横断面上分别布置4个螺纹孔，螺纹孔沿径向均匀分布，以保证连接套5与连接管6及铁套筒2之间能通过螺纹4进行连接。距离连接套5两端分别为5cm处的横断面上分别布置4个螺纹孔，螺纹孔沿径向均匀分布，与连接管6及铁套筒2的螺纹孔在空间上匹配。将已连接的铁套筒2与连接管6送至钻孔1内至30cm未送进钻孔1时，在钻孔1外将微震传感器信号传输线7穿过第二根连接管6。在钻孔1将第二根连接管6与第一根连接管6进行对接，并通过胶套管5及螺母4连接，连接后推入钻孔1内至30cm未送进钻孔1时，连接第三根连接管6。以此类推，不断将连接好的连接管6推入钻孔1内，套筒2底部设置有铁制的支撑棒8，连接管6推入钻孔1内直至支撑棒8触及孔底。将注浆管11从孔口推至孔底，往钻孔1内注水泥砂浆，使孔内充满水泥砂浆。微震监测结束后，通过可回收装置9将微震传感器3取出回收。以上实例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，本发明的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。