[发明专利]声发射深孔监测传感器防护、固定与回收集成装置

说明书

技术领域

本发明属于深孔监测技术领域，更具体涉及一种声发射深孔监测传感器防护、固定与回收集成装置，主要用于岩石工程现场声发射深孔监测过程中传感器、前置放大器及其连接线路的防护、固定与回收，该装置可广泛用于隧道、地下洞室、矿山地下采场、巷道等岩石工程支护措施、支护时机选取与评价，工程地质灾害监测、评估与分析等领域，具有广泛的工程应用价值。

背景技术

随着国民经济的高速发展，资源开发、基础建设正以前所未有的速度向前发展。水能资源开发，正如火如荼的在西部崇山峻岭中的深山峡谷地区开展，高地应力、大埋深是这些水电工程的最大特点，如锦屏二级水电站引水隧洞，最大主应力63MPa，一般埋深1500～2000m，最大埋深2525m；雅鲁藏布江墨脱水电站引水隧洞，最大埋深可达4000m等。矿产资源开发，露天和浅部正逐渐减少和枯竭，矿山开采由露天转入地下，由浅部进入深部已是一种趋势。如铜陵狮子山铜矿采深已达1100m，山东玲珑金矿采深已达800m，抚顺红透山铜矿已进入900～1100m深度，冬瓜山矿深度达1000m，湘西金矿超过850m等，并且这样的矿山将会越来越多，开采将会愈采愈深。另外，随着西部大开发战略的实施，西部山区铁、公路建设也日新月异，大埋深隧道也越来越多，已建的如二郎山公路隧道最大埋深达800米，乌鞘岭铁路隧道最大埋深约1100m；秦岭隧道埋深1700m，在建的如四川雅西高速泥巴山隧道埋深1390～1660m；规划建设的滇藏铁路拉萨-林芝段，南线最大埋深1700m，北线最大埋深2000m等。总之，随着社会和经济的发展，深部岩石工程越来越多，且深度越来越大。

随着深度的增加，岩体所赋存的地质环境更为复杂，地应力增加更为显著，开挖诱发的工程灾害如岩爆、顶板垮落、矿柱失稳等更加突出、严重。如何评价开挖过程中深部岩体的损伤程度、损伤范围，为支护措施、支护时机选取提供依据；如何监测、分析、评价深部岩石工程建设过程中的地质灾害的发生，建立灾害发生预警体系，为工程安全施工、稳定运行提供保证，是非常重要的。研究表明，深部岩石工程地质灾害的发生，大都是工程建设过程中应力场扰动所诱发的微破裂萌生、发展、贯通等岩石破裂失稳的结果，多数情况下灾害出现之前，都有微破裂(声发射活动)前兆。因此，岩石工程建设或运行过程中监测岩石的声发射活动，获取灾害来临的前兆信息对于深部岩石工程地质灾害分析、评估及预报具有极其重要的意义。

对于声发射监测传感器安装是确保能够监测到声发射信号的重要环节，目前传感器安装方法很多，如传感器安设磁性夹、传感器端部安装逆时针螺纹装置、传感器安装机械膨胀锚固装置等，但大多数是针对构造物表面安装或浅孔埋设而设计；对于深孔安装(20m以上)由于安装部位视线无法到达，操作难于控制，锚固时间要恰到好处等严格的技术要求，目前大都是将传感器置入要安装的部位，然后注入混凝土或者数值锚固剂等直接将其封死，这种方法能够保证传感器和岩壁的良好耦合，但1)由于锚固剂直接与传感器压电陶瓷接触使得传感器灵敏度降低，声发射信号损失较多；2)安装过程中，无法较好地保护声发射传感器、前置放大器及连接线路；3)对于钻爆冲击波、水(潮湿环境)的防护效果较差；4)传感器(包括前置放大器、连接线路)无法回收再利用，资源浪费较大，监测成本较高。致使有的传感器在安装过程中就已受损，有的在施工过程中受爆破冲击波的冲击而损坏或脱落，有的在监测过程中受水(潮湿环境)的作用下线路锈蚀、短路而失效等，无法保证监测到更多的有效声发射信号。

为此，在传感器安装时应综合考虑深部地下工程复杂的环境因素，尽可能的防止深孔安装过程中对传感器各种意外的损伤，防止地下工程钻爆开挖过程中冲击波对它的破坏，防止水(潮湿环境)对声发射监测的影响，确保传感器与孔底岩壁的牢固粘结与紧密耦合，保证能够监测到更多有效的声发射信号，且监测完成后能顺利回收传感器，降低监测成本，较少资源浪费。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种声发射深孔监测传感器防护、固定与回收集成装置，解决了传统传感器防护不力、安装角度单一和传感器与岩壁耦合不紧密使得监测数据残缺或偏差较大的不足和传感器深孔安装难回收的问题。本发明装置可以较好地防护声发射传感器、前置放大器及它们之间的连接线路，可以进行各种倾角深孔传感器安装确保传感器形成一个良性阵列，能保障传感器与孔底岩壁的牢固粘结与紧密耦合，确保传感器能监测到更多有效声发射信号，且传感器可以回收与再利用。该装置可广泛用于隧道、地下洞室、矿山地下采场、巷道等岩石工程，产生的直接和间接经济效益将是巨大的。