本发明属于煤矿安全监测，具体涉及一种可重复使用声震电传感器安装装置及方法，特别适用于煤矿井下钻孔中声震电传感器的安装、固定、监测及回收。
背景技术：
1、声震电监测技术作为一种非接触式、动态监测手段，通过捕捉煤岩体微裂纹扩展的声发射信号，能够提前预警潜在灾害风险，成为煤矿安全监测的重要技术。声震电传感器的安装质量直接影响信号采集的准确性和可靠性。然而，现有安装技术存在显著不足。
2、传统声震电传感器安装多采用胶粘或机械夹持方式，将传感器固定于煤岩体表面或浅层钻孔内。这种方法受限于安装深度，传感器难以深入煤层内部，导致信号衰减严重，信噪比(snr)通常低于15db，难以满足高精度监测要求。此外，煤矿井下环境复杂，钻孔易受塌方、粉尘或水侵蚀影响，造成传感器与煤岩体耦合不紧密，信号干扰严重。更为关键的是，现有传感器多为一次性使用，单价高昂(约数千元至数万元)，回收困难。根据行业数据，大型煤矿年消耗声震电传感器数万件，回收率极低，导致资源浪费和成本高。
3、为解决上述问题，现有技术提出了一些改进方案。例如，中国专利申请cn104407059a公开了一种可重复使用声震电传感器的安装装置，包括外壳、波导杆、声震电传感器、封孔液袋、回收装置和拉线等组件。该装置通过拉线驱动固定爪展开，将传感器固定于钻孔内，波导杆深入煤层获取信号，并通过拉线实现装置回收。同时，该装置利用封孔液袋释放封孔液，但封孔液的释放依赖自然渗透或钻孔内压力，缺乏主动挤压机制，导致封孔液分布不均匀，耦合效果有限，信号衰减明显(snr约18db)。此外，该方案存在以下缺陷：第一，固定爪的展开依赖手动拉线操作，安装过程复杂，耗时较长(约10-15分钟)，受操作人员技能和井下环境限制，固定稳定性不足，易导致装置松动或安装失败；第二，固定爪展开缺乏主动驱动机制，难以适应不同硬度或不规则形状的钻孔壁，尤其在斜向钻孔中，固定爪易卡滞或展开不均；第三，装置刚性不足，推力传输效率低，无法实现自动化操作，难以与智能钻进设备集成。这些问题限制了其在复杂地质条件下的适用性，回收率仅约70％。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种可重复回收利用声震电传感器安装装置及方法，通过引入推筒驱动机构、齿条-齿轮传动系统、主动挤压封孔液袋设计，实现了固定爪的主动展开、封孔液袋的同步挤压，这种协同机制显著提高了安装效率、回收成功率，并增强了装置在不同钻孔条件下的适应性，拓宽了应用范围，为煤矿动力灾害动态预测提供了更可靠的技术支撑。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种可重复使用声震电传感器的安装装置，包括筒状的外壳、波导杆、声震电传感器、封孔液袋、推筒、驱动齿、固定爪和驱动机构；所述推筒设于外壳内，与外壳沿轴向滑动配合，推筒前端将外壳分隔为前腔与后腔，声震电传感器固定于后腔，随推筒移动；所述波导杆一端与声震电传感器固定连接，另一端伸出外壳，用于插入煤层；所述推筒上开有驱动槽，驱动槽上设有驱动齿条；所述驱动齿设于驱动槽内，与驱动齿条啮合，驱动齿通过转轴连接外壳外壁的固定爪；所述驱动机构设于外壳后端，与所述推筒连接，驱动推筒移动时，通过驱动齿条带动驱动齿，使固定爪转动，以卡入钻孔壁或收回；所述封孔液袋设于推筒与外壳前端形成的前腔内，推筒移动时，前端主动挤压封孔液袋，使封孔液从外壳前端渗出，实现紧密耦合。
4、进一步，所述驱动机构包括驱动轴、螺纹端盖和固定端盖；所述驱动轴设于外壳远离波导杆的一端，所述固定端盖固定于外壳内，所述螺纹端盖固定于推筒远离波导杆的一端；所述驱动轴一端设有卡接部，用于与外部动力连接，另一端设有螺纹，所述卡接部与固定端盖转动配合，所述螺纹端盖套装于螺纹上，驱动轴旋转时通过螺纹副带动推筒轴向移动。
5、进一步，所述固定爪对称设于外壳两侧，转动方向相反，形成一字或八字形支撑，增强径向固定稳定性。
6、进一步，外壳前端设有若干个导孔，用于定向释放封孔液。
7、进一步，所述驱动轴内设有轴向贯穿的过线管，用于引出声震电传感器的信号线。
8、进一步，驱动轴过线管内壁覆有绝缘层或防水密封圈。
9、进一步，所述推筒与外壳上分别设有导向槽和导向销，形成导向机构，防止推筒移动时偏斜。
10、进一步，所述外壳尾端设有连接螺纹，用于连接外部动力装置。
11、一种基于上述安装装置的可重复使用声震电传感器的安装方法，包括以下步骤：
12、(1)将声震电传感器固定于推筒后腔，信号线通过驱动轴内的过线管引出，将装置整体插入钻孔至预定深度；
13、(2)通过驱动机构旋转驱动轴，推动推筒沿轴向前进，同步通过驱动齿条和驱动齿带动固定爪转动卡入钻孔壁，同时推筒前端主动挤压封孔液袋，使封孔液从外壳前端导孔渗出，实现装置与钻孔的紧密耦合；
14、(3)完成监测后，反向旋转驱动轴，驱动推筒后退，同步收回固定爪并释放封孔液袋压力，实现装置整体回收。
15、进一步，步骤(1)中，信号线通过驱动轴过线管引出时，采用绝缘层或防水密封圈保护信号线，确保信号传输的稳定性。
16、进一步，步骤(2)中，固定爪的转动角度控制在0～90°，卡入力矩不低于5nm，推筒行程控制在10～100mm范围内，以适应不同钻孔深度和地质条件。
17、进一步，步骤(2)中，封孔液挤压力控制在0.5～1mpa，导孔定向释放封孔液，确保耦合压力均匀。
18、进一步，步骤(2)中，采用气动装置作为外部动力源，驱动驱动轴转动。
19、本发明的有益效果在于：
20、1、高效固定与安装：本发明通过螺纹驱动机构和齿条-齿轮传动系统实现推筒的精密轴向移动，同步带动固定爪主动展开，固定爪转动角度可控(0-90°)，卡入力矩达5nm以上，显著优于cn104407059a的手动拉线驱动方式。推筒行程可调(10-100mm)，能够适应不同深度和地质条件的钻孔(如软岩、硬岩或斜向钻孔)，安装时间从传统技术的30-60分钟缩短至15分钟以内，大幅提高了现场操作效率。固定爪对称设计并形成一字或八字形支撑，增强了径向固定稳定性，避免了装置松动或移位，确保长期监测的可靠性。
21、2、紧密耦合与信号质量提升：本发明通过推筒前端主动挤压封孔液袋，封孔液在0.5-1mpa的压力下通过外壳前端的若干导孔定向释放，形成均匀的耦合层，显著优于cn104407059a依赖自然渗透的封孔液释放方式。均匀的耦合压力确保了声震电传感器与钻孔壁的紧密接触，减少了信号衰减，信噪比(snr)从cn104407059a的18db提升至30db以上，显著提高了声发射信号的采集精度，为煤矿动态灾害预测提供了更可靠的数据支持。
22、3、信号传输稳定性：本发明在驱动轴内部设计了轴向贯穿的过线管，信号线通过过线管引出，内壁覆有绝缘层或防水密封圈，有效保护信号线免受井下高湿、粉尘或机械损伤的影响。相较于cn104407059a未优化的信号线布线方式，本发明的过线管设计避免了信号线暴露导致的干扰和断裂问题，确保了信号传输的稳定性和连续性，特别适用于复杂井下环境。
23、4、高回收率与经济效益：通过精密的螺纹驱动和齿条-齿轮传动，固定爪可实现可控展开和收回，回收过程通过反向旋转驱动轴完成，回收率从cn104407059a的70％提升至95％以上。装置的重复使用降低了传感器消耗成本(单价约数千元至数万元)，结合高回收率，显著减少了煤矿企业的运营成本，具有明显的经济效益。
24、5、自动化兼容与操作便捷性：外壳尾端的连接螺纹和驱动轴卡接部兼容电动、液压或气动动力装置，支持自动化操作，适应煤矿智能化设备的需求。导向槽和导向销组成的导向机构确保推筒移动的平稳性和精度，防止偏斜，进一步提高了安装和回收的可靠性。相比cn104407059a的手动操作，本发明的自动化设计降低了操作人员技能要求，适合大规模推广应用。
25、6、多场景适应性：本发明通过可调行程、多种固定爪支撑形式(一字或八字形)以及导孔的定向释放设计，适应不同钻孔角度(水平、斜向)、深度和地质条件(如高瓦斯、高湿环境)。装置结构紧凑，刚性高，耐腐蚀，适用于长期井下使用，拓宽了应用范围。
26、综上所述，本发明通过推筒的同步驱动、过线管保护和自动化兼容设计，解决了现有技术的固定不稳、耦合效果差、信号干扰和回收困难等问题，显著提高了安装效率、信号质量、回收率和操作便捷性，为煤矿动力灾害监测预警提供了高效、可靠的技术解决方案。
27、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。