本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測巖體內(nèi)部微破裂信號(hào)的微震監(jiān)測設(shè)備，尤其涉及一種微震監(jiān)測傳感器安裝裝置及安裝方法。

背景技術(shù)：

巖石工程動(dòng)力災(zāi)害的研究表明，不管是沖擊地壓、礦震等煤礦礦山動(dòng)力災(zāi)害問題，還是巖石工程動(dòng)力災(zāi)害失穩(wěn)問題，都是與工程活動(dòng)過程中的應(yīng)力場擾動(dòng)所誘發(fā)的微破裂萌生、發(fā)展、貫通等巖石破裂過程失穩(wěn)的結(jié)果。任何巖體在宏觀破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生許多細(xì)小的微破裂。因此，不管是哪種巖石動(dòng)力災(zāi)害，在多數(shù)情況下，在動(dòng)力災(zāi)害出現(xiàn)之前，都有微破裂前兆。而誘發(fā)微破裂活動(dòng)的直接原因則是巖層中應(yīng)力或應(yīng)變?cè)黾拥慕Y(jié)果。這些微破裂會(huì)以彈性能釋放的形式產(chǎn)生彈性波，而彈性波可被安裝在有效范圍內(nèi)的傳感器接收。利用多個(gè)傳感器接收這種彈性波信息，通過反演方法就可以得到巖體微破裂發(fā)生的時(shí)刻、位置和性質(zhì)，即地球物理學(xué)中所謂的“時(shí)空強(qiáng)”三要素。根據(jù)微破裂的大小、集中程度、破裂密度，則有可能推斷巖石宏觀破裂的發(fā)展趨勢，這就是微震監(jiān)測技術(shù)。

微震監(jiān)測技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：(1)它能直接確定巖體內(nèi)部破裂的位置和性質(zhì)；(2)由于它采用地震波信息，其傳感器可以布設(shè)在遠(yuǎn)離巖體易破壞區(qū)域，可以保證監(jiān)測系統(tǒng)長期運(yùn)行而不被破壞；(3)監(jiān)測可以覆蓋很大的區(qū)域。

目前，以巖體微破裂定位技術(shù)為特色的微震監(jiān)測技術(shù)得到了長足發(fā)展，特別是在硬巖礦山安全監(jiān)測方面已得到廣泛的應(yīng)用，一些礦產(chǎn)資源發(fā)達(dá)的國家還通過法律形式在礦山推廣微震監(jiān)測技術(shù)。隨著微震監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用范圍的逐步拓寬，對(duì)于開挖隧洞或巷道掌子面附近的微震活動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)式微震監(jiān)測，預(yù)測可能發(fā)生的巖爆等地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用也越來越多。

為了減少傳感器受到松動(dòng)巖體的信號(hào)干擾，傳統(tǒng)的微震監(jiān)測傳感器在安裝前，需要專門鉆鑿相應(yīng)的孔，孔深幾米到十幾米，然后通過安裝工具將傳感器送入孔底，用錨桿樹脂將傳感器與孔底巖石耦合或注漿封死。傳統(tǒng)的安裝方法對(duì)于信號(hào)接收來說是合理的，既能接收原巖傳遞的微震信號(hào)，又能有效降低噪音干擾，但是安裝與維護(hù)較為困難，一旦傳感器出現(xiàn)故障，檢修和更換都非常困難，如果傳感器安裝孔出現(xiàn)較大變形，將會(huì)破壞信號(hào)傳輸線纜和傳感器，導(dǎo)致傳感器不能正常工作而且無法修復(fù)和回收。

在對(duì)開挖中的隧洞或巷道掌子面附近的微震活動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)式監(jiān)測時(shí)，隨著掌子面的推進(jìn)，傳感器需要逐步回收后往前安裝，掌子面每掘進(jìn)幾十米就需要移動(dòng)一次傳感器。移動(dòng)式微震監(jiān)測系統(tǒng)，為控制監(jiān)測成本，傳感器的安裝需要保證定位精度的基礎(chǔ)上，做到移動(dòng)靈活、安裝簡單、檢修方便。如果將傳感器安裝到孔底，安裝和檢修都比較困難，同時(shí)由于需要監(jiān)測的工作面往往都高埋深，地應(yīng)力高，塌孔或鉆孔嚴(yán)重變形極易發(fā)生，傳感器無法回收或出現(xiàn)故障的機(jī)率較大，將會(huì)影響監(jiān)測效果同時(shí)大大提高監(jiān)測成本。如果將傳感器安裝在出露于洞壁的錨桿端部，將會(huì)增加噪音的干擾、增加傳感器被機(jī)械設(shè)備或掉落巖塊意外損壞的機(jī)率，定位精度也會(huì)受到一定程度影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種微震監(jiān)測傳感器安裝裝置及安裝方法，采用在監(jiān)測孔中設(shè)固定套筒，再將微震監(jiān)測傳感器安裝到固定套筒內(nèi)的定位安裝板上的安裝方式，實(shí)現(xiàn)確保監(jiān)測效果、安裝檢修方便、安全回收傳感器、降低噪音干擾、避免傳感器意外損壞的多重目的。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種微震監(jiān)測傳感器安裝裝置，包括固定套筒、錨固劑容器和微震監(jiān)測傳感器；所述固定套筒安裝在巖體上鑿出的監(jiān)測孔內(nèi)，固定套筒內(nèi)靠近監(jiān)測孔孔口一側(cè)橫向地設(shè)有定位安裝板；盛裝錨固劑的錨固劑容器一端設(shè)有開口，且開口端通過錨固劑與定位安裝板緊密貼合；錨固劑容器的另一端與微震監(jiān)測傳感器固定連接。

所述固定套筒由壁厚為3～5mm的鋼管制成，其外徑與監(jiān)測孔孔徑相配合，長度＝監(jiān)測孔孔深+0～300mm；定位安裝板設(shè)置在距固定套筒端部800～1200mm的位置。

所述錨固劑容器為紙杯。

所述錨固劑容器與微震監(jiān)測傳感器通過螺栓連接。

所述錨固劑為樹脂錨固劑。

基于所述裝置的一種微震監(jiān)測傳感器安裝方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)監(jiān)測要求設(shè)計(jì)監(jiān)測孔的開孔位置及開孔深度，在巖體選定位置處開鑿監(jiān)測孔，將固定套筒置入監(jiān)測孔內(nèi)，設(shè)有定位安裝板的一側(cè)靠近監(jiān)測孔孔口；

2)在錨固劑容器的封閉端開孔，通過螺栓與微震監(jiān)測傳感器固定連接；

3)將調(diào)制好的錨固劑裝入錨固劑容器中；

4)將錨固劑容器連同微震監(jiān)測傳感器一起通過錨固劑貼合到固定套筒的定位安裝板上，微震監(jiān)測傳感器通過信號(hào)電纜連接外部監(jiān)測儀器，并將接收到的原巖傳遞的微震信號(hào)傳送到外部監(jiān)測儀器中；

5)當(dāng)該點(diǎn)監(jiān)測任務(wù)完成后，需要回收微震監(jiān)測傳感器或?qū)⑽⒄鸨O(jiān)測傳感器轉(zhuǎn)移到下一監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，只需松開螺栓即可取下微震監(jiān)測傳感器。

錨固劑與定位安裝板貼合后，底部通過支撐件支撐固定，直到錨固劑硬化；取出支撐件后，將微震監(jiān)測傳感器尾部的信號(hào)電纜來回折彎幾次并束好后放置在固定套筒內(nèi)，當(dāng)固定套筒外與外部監(jiān)測儀器之間的信號(hào)電纜意外損壞時(shí)，將固定套筒內(nèi)多出的信號(hào)電纜拉出續(xù)接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明的微震監(jiān)測傳感器無需深孔安裝，且安裝簡單、移動(dòng)方便；

2)微震監(jiān)測傳感器由固定套筒保護(hù)，不易受巖體變形影響，可實(shí)現(xiàn)安全回收，重復(fù)利用率高；

3)當(dāng)微震監(jiān)測傳感器或信號(hào)電纜出現(xiàn)故障時(shí)，檢修更換十分方便；

4)固定套筒內(nèi)設(shè)冗余的信號(hào)電纜，外部電纜意外損壞時(shí)可拉出進(jìn)行續(xù)接，而無需拆下微震監(jiān)測傳感器重新安裝；

5)固定套筒安裝結(jié)構(gòu)可降低監(jiān)測孔內(nèi)的噪音干擾，確保定位精度和監(jiān)測效果；

6)特別適合對(duì)開挖隧洞或巷道掌子面的微震監(jiān)測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述微震監(jiān)測傳感器安裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.巖體 2.固定套筒 3.定位安裝板 4.錨固劑 5.錨固劑容器 6.螺栓 7.微震監(jiān)測傳感器 8.信號(hào)電纜

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明所述一種微震監(jiān)測傳感器安裝裝置，包括固定套筒2、錨固劑容器5和微震監(jiān)測傳感器7；所述固定套筒2安裝在巖體1上鑿出的監(jiān)測孔內(nèi)，固定套筒2內(nèi)靠近監(jiān)測孔孔口一側(cè)橫向地設(shè)有定位安裝板3；盛裝錨固劑4的錨固劑容器5一端設(shè)有開口，且開口端通過錨固劑4與定位安裝板3緊密貼合；錨固劑容器5的另一端與微震監(jiān)測傳感器7固定連接。

所述固定套筒2由壁厚為3～5mm的鋼管制成，其外徑與監(jiān)測孔孔徑相配合，長度＝監(jiān)測孔孔深+0～300mm；定位安裝板3設(shè)置在距固定套筒2端部800～1200mm的位置。

所述錨固劑容器5為紙杯。

所述錨固劑容器5與微震監(jiān)測傳感器7通過螺栓6連接。

所述錨固劑4為樹脂錨固劑。

基于所述裝置的一種微震監(jiān)測傳感器安裝方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)監(jiān)測要求設(shè)計(jì)監(jiān)測孔的開孔位置及開孔深度，在巖體1選定位置處開鑿監(jiān)測孔，將固定套筒2置入監(jiān)測孔內(nèi)，設(shè)有定位安裝板3的一側(cè)靠近監(jiān)測孔孔口；

2)在錨固劑容器5的封閉端開孔，通過螺栓與微震監(jiān)測傳感器7固定連接；

3)將調(diào)制好的錨固劑4裝入錨固劑容器5中；

4)將錨固劑容器5連同微震監(jiān)測傳感器7一起通過錨固劑4貼合到固定套筒2的定位安裝板3上，微震監(jiān)測傳感器7通過信號(hào)電纜8連接外部監(jiān)測儀器，并將接收到的原巖傳遞的微震信號(hào)傳送到外部監(jiān)測儀器中；

5)當(dāng)該點(diǎn)監(jiān)測任務(wù)完成后，需要回收微震監(jiān)測傳感器7或?qū)⑽⒄鸨O(jiān)測傳感器7轉(zhuǎn)移到下一監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，只需松開螺栓6即可取下微震監(jiān)測傳感器7。

錨固劑4與定位安裝板3貼合后，底部通過支撐件支撐固定，直到錨固劑4硬化；取出支撐件后，將微震監(jiān)測傳感器7尾部的信號(hào)電纜8來回折彎幾次并束好后放置在固定套筒2內(nèi)，當(dāng)固定套筒2外與外部監(jiān)測儀器之間的信號(hào)電纜8意外損壞時(shí)，將固定套筒2內(nèi)多出的信號(hào)電纜8拉出續(xù)接。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。