一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置的制作方法

本实用新型涉及地震信号接收元件的配置或改进，特别是涉及一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置。

背景技术：

矿井微震监测技术是指，采动影响下煤岩体发生破坏产生地震波，微震监测系统通过布置在采掘空间内的检波器阵列实现地震波的采集，采集的数据经过传输、处理后得到煤岩体破裂发生的位置、时间和能量，利用系统自带的软件动态分析煤岩体的破裂程度和范围。目前，国内外主流的微震系统检波器的安装方式主要分为两种：一种是内置式，即把检波器置入一定深度的孔内，通过灌浆等方式实现检波器和煤岩体的耦合；另一种是外置式，一般指检波器连接在锚入煤岩内锚杆的外露段，通过锚杆接收地震波。两种安装方式各有利弊，前者与岩体耦合程度高，采集的数据具有较高的信噪比，但检波器不能回收、使用成本高；后者检波器可回收重复利用、成本低，但是，一般情况下安装锚杆需穿过二层甚至多层不同岩性的岩层，使用的耦合剂(树脂锚固剂/水泥砂浆)单一，与岩体耦合效果较差，导致采集的数据受干扰较严重。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、成本低、与岩层耦合效果好且检波器可回收的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，包括置于煤岩层的钻孔内的耦合安装管，所述耦合安装管包括三段分别位于底部岩层、中部岩层、顶板岩层内且在岩层分界处同轴连接的单元管，所述单元管与钻孔之间存在周向间隙，所述耦合安装管内穿设有至少1根内注浆管，各内注浆管的底端伸出底部岩层外与注浆泵连接，顶端分别位于所述底部岩层、中部岩层、顶板岩层内，每段所述单元管上开设有出浆孔。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其中三段所述单元管之间通过连接接头连接，所述连接接头的两端为与所述单元管螺纹配合的连接部，中部为凸出部，所述凸出部的最大外径小于所述钻孔的直径，所述连接部与凸出部之间均形成凹槽。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，两个所述凹槽内均装设有阻浆圈，所述阻浆圈的外径大于所述钻孔的孔径。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，每个所述连接接头的两端端面上均开设至少1个圆孔，用于穿设所述内注浆管，所述圆孔处设置有密封圈。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其中所述出浆孔位于所述单元管中部且沿其轴向均布若干个。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其中所述注浆泵通过所述内注浆管将与所述底部岩层、中部岩层、顶板岩层性质相配的耦合剂注入所述底部岩层、中部岩层、顶板岩层内。

本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置结构简单合理，便于加工组装，与围岩耦合效果好，可大幅度提高微震系统信噪比，减小干扰。而且，采用本装置安装的检波器可回收，实现循环利用，有利于降低成本，是矿用微震系统安装方面的创新。

下面结合附图对本实用新型的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置整体结构及安装状态主视图；

图2为图1的a-a截面图；

图3为图2的b-b剖面图；

图4为图1的c-c截面图；

图5为图1中d处的局部放大图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实施例中，煤岩层包括底部岩层1、中部岩层2、顶板岩层3这3层不同性质的岩层，顶板岩层3为耦合安装检波器的理想岩层，在检波器安装位置向煤岩层施工钻孔8，终孔位置位于顶板岩层3内，耦合安装管4置于钻孔8内，用于输送耦合剂使自身与围岩耦合，同时接收震动波传导至检波器。具体地，耦合安装管4分为三段单元管，底部岩层1、中部岩层2、顶板岩层3内各一段，每段单元管的高度与其所在的岩层厚度相同。三个单元管在岩层分界处通过连接接头5同轴连接形成一根耦合安装管4。耦合安装管4与钻孔8之间沿钻孔8的圆周方向存在间隙，便于注入耦合剂。每段单元管上开设有出浆孔41，耦合剂注入后从出浆孔41流入上述间隙内。优选的，为提高注浆效率，可将出浆孔41设置于各段单元管中部，或者，在各段单元管轴向均匀开设若干个出浆孔41。

顶板岩层3内的单元管顶端封闭，底端设置内螺纹，其余两段单元管的上下两端均设置内螺纹，连接接头5的上下两端设置有连接部51，该连接部51上设置有与上述内螺纹配合的外螺纹，通过螺纹连接即可实现耦合安装管4的快速、可靠组装。

连接接头5中部为凸出部52，凸出部52的最大外径小于钻孔8的直径。连接接头5的上下两个连接部51与凸出部52之间形成两个凹槽53，凹槽53内装设有阻浆圈6，阻浆圈6的外径大于钻孔8的孔径，以防止3个岩层内的单元管之间相互窜浆。优选的，该阻浆圈6为橡胶材质。

耦合安装管4内穿设有向不同位置的单元管输送耦合剂的内注浆管，内注浆管的数量可根据实际需求设置，可为一根或多根。本实施例中，耦合安装管4内穿设有3根内注浆管，分别是管一71、管二72、管三73。管一71、管二72、管三73的底端伸出底部岩层1外，通过常用的转换接头与注浆泵连接。注浆泵通过内注浆管将与底部岩层1、中部岩层2、顶板岩层3性质相配的耦合剂注入底部岩层1、中部岩层2、顶板岩层3内，以达到最佳耦合的状态。具体地，管一71的顶端位于顶板岩层3内，管二72的顶端位于中部岩层2内，管三73的顶端位于底部岩层1内。管一71将与顶板岩层3性质相配的耦合剂注入顶板岩层3内的单元管内及其与钻孔8之间的空隙内，同理，管二72、管三73也分别注浆。优选的，注浆终压1～1.5mpa，耦合剂凝固后可实现耦合安装管4和各岩层之间较好的耦合效果，岩层中的震动信号可高质量的传至耦合安装管4，震动信号经耦合安装管4传至连接在其底部的检波器上。为穿设内注浆管，每个连接接头5的上下两端端面上均开设3个圆孔，管一71、管二72、管三73分别穿过相应的圆孔。为防止耦合剂从内注浆管与圆孔之间泄露导致窜浆，管一71、管二72、管三73与圆孔配合处分别穿设有密封圈74。

上述耦合剂是以水泥、砂、速凝剂、水等材料按照不同比例配比而成，首先对所需耦合的岩层取样做力学参数测试，根据测试结果调节各材料比例，配出性质与原岩相似的耦合剂，耦合剂配比为相似模拟材料配比，配比原理、方法为本领域公知技术手段，此处不再赘述。

实际施工中，可根据煤岩层的具体层数设置构成耦合安装管4的单元管的数量及内注浆管的数量，保证每一岩层内有一段单元管并配设一根内注浆管，且该内注浆管的顶端出浆口位于该岩层内即可。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其特征在于：包括置于煤岩层的钻孔(8)内的耦合安装管(4)，所述耦合安装管(4)包括三段分别位于底部岩层(1)、中部岩层(2)、顶板岩层(3)内且在岩层分界处同轴连接的单元管，所述单元管与钻孔(8)之间存在周向间隙，所述耦合安装管(4)内穿设有至少1根内注浆管，各内注浆管的底端伸出底部岩层(1)外与注浆泵连接，顶端分别位于所述底部岩层(1)、中部岩层(2)、顶板岩层(3)内，每段所述单元管上开设有出浆孔(41)。

2.根据权利要求1所述的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其特征在于：三段所述单元管之间通过连接接头(5)连接，所述连接接头(5)的两端为与所述单元管螺纹配合的连接部(51)，中部为凸出部(52)，所述凸出部(52)的最大外径小于所述钻孔(8)的直径，所述连接部(51)与凸出部(52)之间均形成凹槽(53)。

3.根据权利要求2所述的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其特征在于：两个所述凹槽(53)内均装设有阻浆圈(6)，所述阻浆圈(6)的外径大于所述钻孔(8)的孔径。

4.根据权利要求2或3所述的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其特征在于：每个所述连接接头(5)的两端端面上均开设至少1个圆孔，用于穿设所述内注浆管，所述圆孔处设置有密封圈。

5.根据权利要求4所述的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其特征在于：所述出浆孔(41)位于所述单元管中部且沿其轴向均布若干个。

6.根据权利要求5所述的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，其特征在于：所述注浆泵通过所述内注浆管将与所述底部岩层(1)、中部岩层(2)、顶板岩层(3)性质相配的耦合剂注入所述底部岩层(1)、中部岩层(2)、顶板岩层(3)内。

技术总结
本实用新型一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置，包括置于煤岩层的钻孔内的耦合安装管，所述耦合安装管包括三段分别位于底部岩层、中部岩层、顶板岩层内且在岩层分界处同轴连接的单元管，所述单元管与钻孔之间存在周向间隙，所述耦合安装管内穿设有至少1根内注浆管，各内注浆管的底端伸出底部岩层外与注浆泵连接，顶端分别位于所述底部岩层、中部岩层、顶板岩层内，每段所述单元管上开设有出浆孔。其目的是为了提供一种结构简单、使用方便、成本低、与岩层耦合效果好且检波器可回收的一种耦合安装矿用微震系统检波器的装置。

技术研发人员：唐世界;辛崇伟;李长青;翟常治;姜文浩;陈宗耀;张亮亮;卓运亮;宋二兵;张立文
受保护的技术使用者：焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司;北京安科兴业科技股份有限公司
技术研发日：2019.09.18
技术公布日：2020.04.21