[发明专利]一种可回收重复使用的微震传感器

说明书

本发明公开了一种可回收重复使用的微震传感器，其构成主要置包括微震探头、抱持部件、支撑于钻孔壁面的支撑板和用于连接抱持部件与支撑板的连接机构；位于弹簧套筒内套置在弹簧导向杆外的伸缩弹簧、垂直穿过弹簧套筒壁用作伸缩弹簧下端弹簧座的第一插销和垂直穿过弹簧套筒壁和弹簧导向杆的第二插销，微震传感器安置于监测钻孔内，拔出第一插销，微震探头下侧表面和支撑板的支撑侧弧形板面在伸缩弹簧作用下与监测钻孔内壁有效耦合，以监测岩体的震动。由于本发明通过连接结构将微震探头和支撑板连接为一体，不仅能够解决微震传感器定位和回收的问题，而且还解决了微震传感器如何有效安装和耦合的难题，能够多次反复使用，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于工程地质微震监测技术领域，具体涉及一种能与钻孔有效耦合可回收重复使用的微震传感器。

背景技术

工程建设中的岩石(体)变形破坏，特别是岩爆动力灾害，会直接危及工程的安全建设，甚至会造成灾难性影响，因此对岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害进行有效监测和预测，是工程安全建设的重要内容之一。微震作为无损监测的一种重要手段，被用于工程建设中的岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害的监测与预测。

在地下工程围岩开挖建设过程中，为了对可能出现的围岩变形破坏和动力灾害进行准确预测，微震监测传感器需要在工程开挖前预先固定在被监测的围岩区域。利用微震技术准确确定可能发生围岩破坏和动力灾害的部位，微震传感器需呈三维空间分布的形式布置在被监测岩体周围，并且布置的传感器数量越多、分布越合理，监测效果相对越准确。为了实现对岩体开挖过程实时监测，需要在岩石(体)开挖前，利用钻机在石(体)中钻孔，钻孔深度取决于开挖的埋深和被监测范围，钻孔长度随工程埋深、被监测范围增加而增加。钻孔越深，微震传感器安装越困难。

微震传感器价格昂贵，为了在监测结束后将传感器取回，降低工程成本，工程中微震监测传感器现场的安装，通常采用直接将微震传感器放在钻孔中，依靠钻孔中残留的水作为岩体和传感器之间信号传输的介质，但该方法具有以下缺点：首先，钻孔方向必须向下，对于完全水平或向上有一定角度的钻孔，该方法不适用；其次，对于倾斜或向下的钻孔，需要岩体相对完整，钻孔内能将注入的水保持住而不沿钻孔中的裂隙流失，或者是从钻孔内向外有渗水，能确保传感器始终处于水中，但是现场实际情况却较难达到该要求；第三，水虽然可以作为信号传输的耦合介质，但水的密度较低，其传输效果不如直接与岩壁有效接触。第四，由于液体只能传输纵波，不能传输横波，而现场确定岩石破裂信号的位置通常又必须依靠横波信号，故该方法导致大量监测信号丢失，监测结果的可靠性大大降低。

为了确保放置在钻孔中微震传感器与钻孔壁之间有效耦合，有的在工程现场采用向钻孔内浇筑水泥，使传感器和岩壁被浇筑为一个整体。该方法又有以下缺点：首先，浇筑后的传感器不可回收，导致经济成本高；其次，若浇筑后发现传感器无信号或信号不好，无法进行检查，为了确保监测效果，需要重新打孔和安装微震传感器，不仅费时费力，还导致经济成本过高；第三，向钻孔内注入水泥浆，因钻孔较深，不仅传感器安装部位的注浆效果难以保障，可能会出现传感器安装部位未能有效注浆的情况，会导致传感器未与钻孔岩壁耦合而无监测信号，而且钻孔越深，浇筑的水泥凝固后的总收缩变形量越大，与水泥粘接在一起的信号传输线缆会因水泥收缩变形而承受拉力，导致不能有效传输信号；第四，钻孔内通常比较潮湿，浇筑后水泥浆凝固需要较长周期，会导致施工期限延长；第五，开挖过程中的炸药放炮，可能会出现注浆面与岩壁面松弛，导致被监测信号传输的有效性降低；第六、安装过程费时，费力，需要一系列专业注浆设备和注浆人员，需要大量人工。