用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置

1079 编辑：中冶有色技术网来源：中国地质环境监测院, 四川省煤田地质工程勘察设计研究院

2021-12-10 10:19:18

权利要求

1.用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置，其特征在于，所述微震传感器装置包括：微震传感器、壳体、信号线、成型模具和震动感应装置；

所述微震传感器固定安装在所述壳体内部；所述壳体的一端设有接线孔，所述壳体的另一端设有螺纹孔；所述信号线的一端连接所述微震传感器；所述信号线的另一端从所述壳体的接线孔内引出；所述震动感应装置放置在所述成型模具内且与所述成型模具的内壁贴合；所述成型模具为喇叭状；所述成型模具内填充有锚固剂；所述成型模具的开口端与井下巷道的内壁贴合；所述成型模具的封闭端上设有通孔；所述震动感应装置的装置连接杆上设有螺纹；所述震动感应装置的装置连接杆通过所述通孔与所述壳体螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的微震传感器装置，其特征在于，所述震动感应装置包括连接圈、锚杆、锚杆连接杆和装置连接杆；

所述连接圈的外径与所述成型模具的封闭端的内径相同；所述锚杆的一端与所述连接圈刚性连接；所述锚杆的另一端与所述成型模具的开口端位于同一平面；所述锚杆连接杆的一端与所述锚杆的一端刚性连接；所述锚杆连接杆的另一端与所述装置连接杆刚性连接；所述锚杆连接杆与所述连接圈位于同一同平面；所述装置连接杆与所述锚杆连接杆垂直。

3.根据权利要求2所述的微震传感器装置，其特征在于，所述锚杆的数量为多根；多根所述锚杆在所述连接圈上均匀布设；所述锚杆连接杆的数量与所述锚杆的数量相同。

4.根据权利要求3所述的微震传感器装置，其特征在于，所述锚杆的数量为2～4根。

5.根据权利要求2所述的微震传感器装置，其特征在于，所述锚杆采用直径为10-20mm的钢管。

6.根据权利要求2所述的微震传感器装置，其特征在于，所述装置连接杆为直径10-20mm，长20-50mm的高强螺纹钢锚杆。

7.根据权利要求1所述的微震传感器装置，其特征在于，所述锚固剂为SH系列水泥基锚固剂。

说明书

技术领域

本实用新型涉及工程地质微震监测技术领域，特别是涉及用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置。

背景技术

微地震监测技术(Microseismic Monitoring Technique，简称MS)基于声发射学和地震学，现已发展成为一种新型的高科技监控技术。它是通过观测、分析生产活动中产生的微小地震事件，来监测其对生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术。当地下岩石由于人为因素或自然因素发生破裂、移动时，产生一种微弱的地震波向周围传播，通过在破裂区周围的空间内布置多组微震传感监测设备并实时采集微震数据，经过数据处理后，采用震动定位原理，可确定破裂发生的位置，并在三维空间上显示出来。

在矿山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。目前采用的微震传感器安装方法主要是将微震传感器放入预先打好的钻孔中，然后用粘结剂将微震传感器密封固定在钻孔里，这种方法费时费力且传感器不能取出进行回收利用，造成微震监测过程成本高昂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置，以解决现有的微震传感器安装费时费力且传感器不能取出进行回收利用的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置，所述微震传感器装置包括：微震传感器、壳体、信号线、成型模具和震动感应装置；

可选的，所述震动感应装置包括连接圈、锚杆、锚杆连接杆和装置连接杆；

可选的，所述锚杆的数量为多根；多根所述锚杆在所述连接圈上均匀布设；所述锚杆连接杆的数量与所述锚杆的数量相同。

可选的，所述锚杆的数量为2～4根。

可选的，所述锚杆采用直径为10-20mm的钢管。

可选的，所述装置连接杆为直径10-20mm，长20-50mm的高强螺纹钢锚杆。

可选的，所述锚固剂为SH系列水泥基锚固剂。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置，所述微震传感器装置包括微震传感器、壳体、信号线、成型模具和震动感应装置。其中所述震动感应装置放置在所述成型模具内，且所述成型模具内填充有锚固剂，因此可以通过锚固剂方便地将所述微震传感器装置固定在井下巷道的内壁上，无需钻孔，省时省力。进一步的，所述震动感应装置的装置连接杆与所述壳体螺纹连接，因此可以方便地将所述壳体连同其内部的震动传感器一并拆卸，实现了传感器的回收利用，大大节约了微震监测成本。

此外，现有的微震传感器通常只能采集一个方向的震动信号，因此需要在井下巷道内密集分布。而本实用新型的微震传感器连接有多根锚杆，可以通过多根锚杆同时采集多个方向的震动信号，从而可以减少巷道内布置的微震传感器数量，进一步节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本实用新型提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的震动感应装置的结构示意图；

图中标号分别为：微震传感器1、壳体2、信号线3、成型模具4、震动感应装置5、锚固剂6、装置连接杆7、连接圈8、锚杆连接杆9和锚杆10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型提供的用于矿山地质灾害监测的微震传感器装置的结构示意图。如图1所示，所述微震传感器装置包括：微震传感器1、壳体2、信号线3、成型模具4和震动感应装置5。

所述微震传感器1固定安装在所述壳体2内部的空腔内，所述空腔大小优选设计为正好容纳所述微震传感器1，至少应保证所述微震传感器1的底部与所述空腔底部紧密贴合，从而可以使震动感应装置5感应的震动信号通过壳体2传递至所述微震传感器1。

所述壳体1的一端(图1左端)设有接线孔，所述壳体1的另一端(图1右端)设有螺纹孔。所述信号线3的一端连接所述微震传感器1；所述信号线1的另一端从所述壳体2的接线孔内引出。所述震动感应装置5放置在所述成型模具4内且与所述成型模具4的内壁贴合。

具体的，所述成型模具4为一端开口的喇叭状，形状类似于一个放大的纸杯。所述成型模具4采用类似于纸杯的材料或塑料制作。所述成型模具4内填充有锚固剂6。所述成型模具4的开口端(图1右端)与井下巷道的内壁贴合，也就是锚固剂6凝固在井下巷道的内壁上，从而将所述震动感应装置5固定在井下巷道的内壁上，进而将整个微震传感器装置固定在井下巷道的内壁上，无需钻孔，省时省力。

进一步的，所述成型模具4的封闭端(图1左端)上设有通孔。所述震动感应装置5的装置连接杆7上设有螺纹。所述震动感应装置5的装置连接杆7通过所述通孔与所述壳体2进行螺纹连接。因此在安装所述微震传感器装置时，可以先安装所述成型模具4和所述震动感应装置5部分，然后将所述壳体2通过螺纹与所述震动感应装置5的装置连接杆7拧紧，从而将所述微震传感器1、所述壳体2、所述信号线3进行固定。在拆卸时，只需将所述壳体2拧下即可实现微震传感器1与所述震动感应装置5的分离，从而实现微震传感器1的回收利用。

图2为本实用新型提供的震动感应装置的结构示意图。参见图2，所述震动感应装置5具体包括装置连接杆7、连接圈8、锚杆连接杆9和锚杆10。

所述连接圈8的外径与所述成型模具4的封闭端的内径相同。所述锚杆10的一端与所述连接圈8刚性连接。当所述震动感应装置5放置在所述成型模具4内时，所述连接圈8紧贴所述成型模具4的封闭端，所述锚杆10的另一端与所述成型模具4的开口端位于同一平面。所述锚杆连接杆9的一端与所述锚杆10的一端刚性连接，具体的，所述锚杆连接杆9的一端连接在所述锚杆10与所述连接圈8的连接点上。所述锚杆连接杆9的另一端与所述装置连接杆7刚性连接。所述锚杆连接杆9与所述连接圈8位于同一同平面；即所述锚杆连接杆9也紧贴所述成型模具4的封闭端。所述装置连接杆7与所述锚杆连接杆9垂直。

为了感应不同方向的震动信号，所述锚杆10的数量为多根；多根所述锚杆10在所述连接圈8上均匀布设，所述锚杆连接杆9的数量与所述锚杆10的数量相同，且所述锚杆连接杆9与对应的所述锚杆10刚性连接。

优选的，所述锚杆10的数量为2～4根。如图2所示的实施例中，所述锚杆10的数量为2根，2根所述锚杆10正对设置，可以感应两个方向的震动信号，两个方向相差180度。如图1所示的实施例中，所述锚杆10的数量为4根(有1根被遮挡未显示)，对应的4根锚杆连接杆9呈十字形布置，相邻两根锚杆连接杆9之间的夹角为90度，可以感应四个方向的震动信号。在实际应用中，所述锚杆10的数量也可以为3根，从而感应三个方向的震动信号，三个方向两两相差120度。所述锚杆10的数量设置与巷道面积及监测点数量有关，但可以肯定的是，传统的微震监测传感器只能感应一个方向的震动信号，因此需要布置的更加密集。而本实用新型的微震传感器1可以同时感应多个方向的震动信号，因此可以布置的较为稀疏，从而减少微震传感器1的使用数量，从而降低微震监测成本。并且由于多方向锚杆10的布置，即使布设数量一致，本实用新型的微震传感器1也比传统的微震监测传感器灵敏度要高。

在实际应用中，所述微震传感器1可采用市售的任意一款微震传感器，例如HT356B01型微震传感器，自带一定长度的信号线。该信号线可与地面数据接收处理平台连接，实现井下实时在线微震监测。所述壳体2采用不锈钢制作。所述锚固剂6可采用SH系列水泥基锚固剂。所述装置连接杆7采用直径10-20mm，长20-50mm的高强螺纹钢锚杆。所述锚杆10采用直径为10-20mm的钢管。所述连接圈8以及所述锚杆连接杆9也采用钢材料制作。

本实用新型微震传感器装置的安装使用过程如下：

首先将图2所示的震动感应装置5放置在所述成型模具4内，保证所述震动感应装置的装置连接杆7从所述成型模具4封闭端的通孔内穿出。所述通孔大小与所述装置连接杆7的外周大小一致，保证封闭端的封闭性。将锚固剂6搅拌均匀后倒入所述成型模具4内，将所述成型模具4填满，此时将所述成型模具4的开口端与井下巷道的内壁紧密贴合。由于所述成型模具4采用类似纸杯的材料或塑料制作，可以产生一定的形变，因此可以在成型模具4封闭端略微施加压力，使成型模具4产生略微形变，从而保证成型模具4内的锚固剂6可以紧密接触巷道内壁。保持成型模具4开口端以及锚固剂6与巷道内壁的紧密贴合状态，直至锚固剂6完全凝固。锚固剂6凝固后可以将成型模具4以及震动感应装置5稳定粘合在巷道内壁上。此时将带有微震传感器1和信号线3的外壳2与震动感应装置5的装置连接杆7通过螺纹连接在一起，即可实现整个微震传感器装置的安装。可见本实用新型微震传感器装置的安装无需钻孔，不会对井下巷道的结构和力学特性造成任何影响，安装简便，省时省力。进一步的，由于所述震动感应装置5的装置连接杆7与所述壳体2螺纹连接，因此可以方便地将所述壳体2连同其内部的震动传感器1一并拆卸，实现了传感器1的回收利用，大大节约了微震监测成本。

在使用时，锚杆10用于感应多个方向的震动信号，锚杆连接杆9、装置连接杆7以及壳体2起到传递震动信号的作用，保证震动信号可以被微震传感器1采集。现有的微震传感器通常只能采集一个方向的震动信号，因此需要在井下巷道内密集分布。而本实用新型的微震传感器1连接有多根锚杆10，可以通过多根锚杆10同时采集多个方向的震动信号，从而可以减少巷道内布置的微震传感器数量，进一步节约了成本，并且提高了微震传感器1的感应灵敏度。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。