[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及微震监测领域，具体涉及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，适用于水库蓄水、核废料储存、温室气体地下储存、地热工程、露天边坡安全运营、石油天然气开采的断层定向、油气井采油稳定性、矿山开采诱发的岩爆、顶板坍塌、地压冲击等灾害的安全监测、评估与管理。

背景技术

微震（微地震）指的是局部范围内岩石自身累积的能量达到一定程度，在外界的扰动下诱发岩石内部的裂纹开裂、破坏，累积的能量以弹性波形式释放而产生的微震动。微震监测技术是19世纪90年代发展起来的一种新的物探技术，该技术的原理是利用传感器采集岩石裂纹萌生、扩展、滑移时内部积聚的能量以应力波的形式释放而产生的震动信号，记录微震波形变化的过程与规律，通过分析微震波信息获得岩体破坏的时间、位置、破坏的尺寸、能量大小及非线性变形的演化规律等数据，从而判断、评估监测范围内岩体的稳定性，预测预报灾害发生的时间和位置，为工程管理和灾害防治提供技术支持。

微震监测技术与分析方法是现代计算机技术、现代通讯技术、GPS 授时定位技术、地震学相关技术的综合集成，上世纪九十年代以来，这些技术得到了迅猛发展，因此，微震监测技术与分析方法近年来取得了突破性进展。加拿大、澳大利亚、美国、英国、南非以及波兰都已进行了微地震监测技术的研究, 国内50 年代末期,北京门头沟矿用当时中科院地球物理所研制的微震仪哈林地震仪改装, 监测冲击矿压活动, 记录器采用熏烟走纸笔绘记录, 直到今天, 经过不断对系统改进和发展, 各个类型的微震监测系统也已经在国内多个领域如雨后春笋般地建立起来，为岩爆、冲击矿压、滑坡等动力灾害的防治提供了新的治理手段和技术。目前，已经成为油气田勘探开发、矿产资源勘探与开采、水电站边坡建设、矿山露天开采以及其他重大岩石工程灾害监测与预报的重要手段。

传感器安装与布置是影响微震监测的重要因素之一，它不仅影响微震信号的监测，而且对不同的源定位算法的定位速度、精度及定位结果的唯一性也有不同程度的影响。合理的传感器安装与布置方案不仅能够更大范围地监测到更多有效微震信号，而且能使定位算法快速准确的确定声微震源位置和时间。

三向传感器对于安装条件要求较严，在安装过程中任何方位和倾角的偏差都将会造成极化参数的误差，也就不能得到正确微震特征参数，从而影响灾害预测预报精度。目前，工程应用中三向传感器安装，大多数是把传感器作为一次性耗材埋入到监测区域，随着工程的推进，不断安装新的传感器，无法回收利用那些已远离监测区域的传感器，这种安装方法监测效果较好，但大大增加了监测费用，而且造成了很大的浪费，并且这种安装方法传感器一旦出现问题，也无法进行检修与替换，进而影响监测效果。

因此，在安装深度比较大和岩体比较破碎的条件下，现有安装方法存在以下困难：

1）在开挖震动下破碎岩体中钻孔容易坍塌、错动导致传感器电缆线易被损坏，且无法恢复，导致无法监测到微震信号；

2）深孔中难于实现传感器三个方向与孔壁耦合良好；

3）传感器一旦出现问题，无法进行检修与替换；

4）三向传感器难于深孔安装与回收，难以取得较好的监测和回收效果，进而影响灾害预测与预报的精度。

因此，发明一种既不受地质条件的限制，又能使传感器与岩壁耦合良好，又能够实现全方位深孔安装，且操作简单、安装灵活、方便回收的三向传感器安装与回收装置是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供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。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

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，包括套筒和三向传感器，还包括底座、锥台、蜗杆、齿轮件、凸条和支撑架，套筒埋设于岩体钻孔内，套筒的底端与底座连接，底座上开设有与锥台适配的锥形槽，锥台放置于锥形槽内，三向传感器设置在锥台内，支撑架设置在锥台上，支撑架上设置有支撑架滚针轴承，支撑架滚针轴承套设在蜗杆两端，齿轮件与蜗杆的螺旋齿适配，齿轮件由链条驱动进行旋转，链条两端分别与钢丝绳连接，钢丝绳引出岩体钻孔，蜗杆一端与一提升钢丝绳连接，另一端通过螺纹套设有双耳螺母，锥形槽上沿设置有卡槽，凸条一端设置在锥台上，另一端与转向拉杆一端活动链接，凸条上与卡槽相对应的位置设置有卡齿，转向拉杆另一端与双耳螺母活动连接。

如上所述的锥台与底座接触的面上涂有凡士林层。