[发明专利]一种超前探测用传感器串定向送放装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超前探测用传感器串及其在定向钻孔中的送放装置和固定方法，适用于弹性波超前探测中。

技术背景

线性排列检波器串能够接收来自于源的各种直达波，同时也接收来自检波器串前方反射回来的各种弹性波。在地震勘探理论中，两种类型的弹性波分别归属于下行波和上行波，由于它们在视速度上的差异，因此可以较好地通过行波分离算法提取来自检波器串前方的反射波，而压制各种直达波；通过对反射波的进一步处理和偏移成像，可以形成效果良好、应用广泛的地质超前预报勘探方法和装备。如瑞士安博格公司生产的TSP系统，北京水电物探研究所生产的TGP超前探测系统等等。

现今技术上处于行业领先的各种超前预报系统，采用多炮震源和1～2个接收传感器的作业模式，需要以炸药作为震源，形成24个左右炮孔。炮孔的展开需要较大空间，通常只能面向掌子面探测掌子面前方的地质隐患，对于侧面、顶面和底面的探测则无能为力；传感器安放需要特制的耦合钢管，被作为耗材使用，造成大量浪费，而且在超前探测施工中工艺较为复杂，占用时间也较长；此外，在煤矿等地下工程施工中，由于放炮等作业方式基本被限制，因此类似TSP系列的超前预报系统难以在煤矿井巷中施展；几种现行的勘探作业仪器装备价格昂贵，难以为工程界广泛接受。因此在隧道工程界迫切需要一种简便易行的探测作业方式，能够方便快捷地实现弹性波超前地质预报，尤其是在有限地下空间内进行各个方向的超前探测；而这一突破需要有阵列布置的传感器接收地震波。

另外，由于在岩体中激发震源，震源的一致性很难解决，放炮作业方式不能在同一点多次激发，不能形成弹性波信号的叠加；岩体中传感器的固定耦合很难，如TSP系统需要复杂的工艺来保证三分量传感器的贴壁耦合；解决震源问题和传感器的安装耦合问题是弹性波超前预报成功的关键。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种可以使弹性波超前探测在有限地下空间内向任意方向探测的超前探测用传感器串定向送放装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该超前探测用传感器串定向送放装置的使用方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的超前探测用传感器串定向送放装置，送放管前端固定设有送放帽，后端设有封堵吸声结构体，所述的送放管沿其轴向设有宽度略大于传感器外径、长度略大于传感器排列长度的开口槽，在所述的送放管内设有中空柔性管，所述的中空柔性管连接有充填阀且所述的充填阀穿过所述的封堵吸声结构体，传感器串轴向等间距线性排列安装在所述的中空柔性管上且处于面对所述的开口槽的一侧，所述的传感器串的软信号线穿过所述的封堵吸声结构体连接至多路信号连接器。

所述的传感器串通过绑带或卡扣固定在所述的中空柔性管的外壁。

所述的中空柔性管的前端通过连接链连接在所述的送放帽上。

所述的封堵吸声结构体为吸水海绵。

所述的中空柔性管是橡胶或塑料软管、帆布、尼龙软管，上面标有刻度。

所述的送放管由略带柔性的塑料管制成。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的超前探测用传感器串定向送放装置的使用方法，送放帽朝前，开口槽向上，推动送放管进入钻孔，到达所需深度后，通过充填阀向中空柔性管充水或充气，使传感器串牢固贴壁于钻孔内壁，完成传感器串的贴壁固定，将传感器串的多路信号连接器连接至地震采集仪器；传感器串使用完毕，通过充填阀放气或放水，拉出送放管，取出传感器串，清洁收储相关装置备下次再用。

采用上述技术方案的超前探测用传感器串定向送放装置及其使用方法，传感器串固定在中空柔性管外壁，中空柔性管充水充气时，通过管壁压力挤压传感器串贴壁固定在钻孔孔壁上。传感器串由绑带固定在中空柔性管上，保证传感器的方向。现场作业时，送放帽固定在送放管前端；吸水海绵等封堵吸声结构体，以压制声波干扰噪声。传感器串可以是速度或加速度传感器，可以是三分量或单分量传感器。

使用上述技术方案制成的超前探测用传感器串定向送放装置及其使用方法，送放管保证了使弹性波超前探测在有限地下空间内向任意方向探测，尤其适合在弹性波超前探测中应用。传感器串的间距和检波器个数可以根据钻孔的深度和探测需要灵活设定，一般间距20厘米至50厘米，传感器的个数一般在6个以上。传感器串可以根据需要在沿探测方向形成的钻孔中固定排列，一次安装激发即可采集到上、下行弹性波；采用锤击震源，可多次叠加，为进行行波分离和反射波地质解译提供了数据；避免了炸药震源多炮作业带来的低效率和一致性差的问题。