CN204101748U - 组合式冲击矿压危险区域地震ct探测用液压式自补偿可控震源 - Google Patents
组合式冲击矿压危险区域地震ct探测用液压式自补偿可控震源 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种组合式冲击矿压危险区域地震CT探测用液压式自补偿可控震源，其特征是它由孔内张紧机构、自补偿机构、冲击机构、连接管路组成。它通过在井下煤层工作面巷道侧帮施工一排钻孔。在每个钻孔内安装可控震源。孔内张紧机构通过膨胀囊膨胀锁紧在钻孔中。通过调节冲击锤的参数，可调节可控震源产生的地震波能量、频率大小。通过自补偿机构能自动将冲击锤移动到新的工作位置，使孔底活塞抵紧孔底，并使冲击锤锤头始终与孔底活塞保持所需的冲击距离。通过将膨胀囊进行卸荷，逐一回收孔内张紧机构、自补偿机构，通过钢丝绳回收冲击锤。本实用新型能够长期稳定、重复地输出冲击力，实现冲击矿压动力灾害预测预报的自动化和常态化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地震CT探测技术，尤其是一种可控震源的CT探测技术，具体地说是一种组合式冲击矿压危险区域地震CT探测用液压式自补偿可控震源。
背景技术
随着我国矿井开采进入深部，冲击矿压灾害已经成为威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。冲击矿压是煤矿井下采掘空间周围煤岩体中聚集的能量突然大量释放，快速破坏煤岩体，并产生剧烈震动和变形的煤岩动力现象。一次冲击能造成数十米甚至上千米范围的采掘空间突然破坏，造成严重人员伤亡和设备损坏。
冲击矿压是聚集在煤岩体中的弹性能突然大量释放导致的井巷动力灾害，其形成与煤岩体聚集的高应力直接相关。地震CT是工程物探的一种新的勘探方法，也称地震波层析成像方法，通过地震波射线穿透地质体的走时和波动能量变化的观测，计算机处理反演获得地质体内部地震波速或地震波衰减系数分布图像，直观反映工作面地震波波速高或者异常的区域，通过波速和应力之间较好的对应关系，能够揭示探测区域应力的变化、转移情况，揭示冲击地压危险区域及其等级，为冲击矿压灾害预测预报、防冲措施效果检验等提供重要参考依据。
近年来，该技术在煤矿领域的应用日益广泛，通过在煤层回采工作面的回风巷（运输巷）内阵列布置钻孔，逐个进行放炮产生人工地震波震源，另一侧运输巷（回风巷）阵列布置一定数量的检波器，应用表明，地震波CT探测能够揭示探测区域冲击地压危险区域，揭示工作面应力的变化、转移情况， 这种方式安全隐患多，工程量大，效率低，需要耗费大量的人力物力；同时***力难以准确控制和重复产生，测试参数容易出现偏差影响准确度。这些因素导致基于地震CT透射技术的工作面冲击危险性探测一般只在工作面回采前进行预评价。且随着工作面的回采，工作面应力不断发生变化和转移，仅仅在回采前进行预评价，远远不能满足冲击矿压动力灾害动态、及时预测预报的需求，不能实现动力灾害预测预报的自动化和常态化，最大化发挥井下煤层工作面冲击危险性地震CT探测技术的潜能，提高预测预报和防治的工作效率。
解决上述问题的关键是研制出一种能够在井下煤层工作面巷道内沿煤层倾向以任意角度钻孔布置；能够锁紧在钻孔内，长期稳定、重复地输出冲击力的可控震源***。且震源产生的地震波能量、频率大小均可调节，同时震源体积小、安全可靠、操作简单、可回收、自动化程度高。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有井下煤层工作面冲击危险性地震CT探测技术中，使用***震源安全隐患多、效率低、工程量大，难以满足冲击矿压动力灾害动态、及时预测预报的需求，难以实现动力灾害预测预报的自动化和常态化，难以有效、及时地检验防冲措施效果，难以发挥该技术指导安全措施制定的能力等问题，而提供一种体积小、安全可靠、操作简单、自动化程度高，能够部分回收以降低成本；能够在井下煤层工作面巷道内沿煤层倾向以任意角度钻孔布置；能够锁紧在钻孔内，长期稳定、重复地输出冲击力的组合式冲击矿压危险区域地震CT探测用液压式自补偿可控震源。
本实用新型的技术方案是：
一种组合式冲击矿压危险区域地震CT探测用液压式自补偿可控震源，其特征是它包括：
一孔内张紧机构，该孔内张紧机构用于将可控震源锁紧在巷道中所钻的震源孔中，防止可控震源因冲击反作用而滑出震源孔外；该孔内张紧机构主要由膨胀囊1、中空管2及连接盘5组成，膨胀囊1套装在中空管2上，连接盘5的一端***中空管2的***端中；
一液压式自补偿机构，该自补偿机构能自动将冲击锤12移动到新的工作位置，以便为冲击锤12再次锤击孔底活塞17提供所需的冲击距离；
一冲击机构，该冲击机构能锤击钻孔底部产生供检测用的震动；
一套筒4，该套筒4用于将孔内张紧机构、液压式自补偿机构和冲击机构连接成一体并为自补偿机构和冲击机构提供安装空间。
一连接管路，用于提供可控震源所需的动力源和补偿动力源。
所述的膨胀囊1为气动式或液压式（包括水压式和油压式）膨胀囊。
所述的液压式自补偿机构包括后法兰7、活塞缸8、活塞9、隔离杆10，所述的活塞缸8为水压式或油压式活塞缸，它的前端与后法兰7相连，活塞9的一端位于活塞缸8中，另一端伸出活塞缸8与隔离杆10的一端相抵，隔离杆10的另一端与冲击机构中的冲击锤12相抵以实现实时补偿；后法兰7通过连接杆6与孔内张紧机构中的连接盘5相连，从而实现孔内张紧机构和液压式自补偿机构的连接。
所述的冲击机构包括吊耳11、冲击锤12、橡胶圈组13、锤头14、隔离杆15、橡胶圈组16和孔底活塞17；所述的冲击锤12为气动式、水压式、液压式和电磁式；套装在冲击锤12橡胶圈组13和套装在孔底活塞17上的橡胶圈组16使冲击锤12和孔底活塞17与套筒4配合；锤头14与冲击锤12的冲击杆相连，隔离杆15安装在冲击锤12和孔底活塞17之间，吊耳11与冲击锤12相连并连接有一端伸出套筒4外的连接带22。
所述的孔内张紧机构通过阶梯件3和套筒4配合。
所述的中空管2中安装有向活塞缸提供动力的第一连接管20和第二连接管21，第二连接管21连接有蓄能器18，膨胀囊1通过第三连接管19与动力源相连。
本实用的有益效果：
本实用新型可以实现冲击危险预测预报的自动化和常态化，最大化发挥井下煤层工作面冲击危险性地震CT探测技术的潜能，提高预测预报和防治的工作效率。
附图说明
图1是组合式地震CT探测用自补偿可控震源的原理图。
图2是组合式地震CT探测用自补偿可控震源连接管路的原理图。
图中：1是膨胀囊，2是中空管，3是阶梯件，4是套筒，5是连接盘，6是连接杆，7是后法兰，8是活塞缸，9是活塞，10是隔离杆，11是吊耳，12是冲击锤，13是橡胶圈组，14是锤头，15是隔离杆，16是橡胶圈组，17是孔底活塞，18是蓄能器，19是第三连接管，20是第一连接管，21是第二连接管，22是钢丝绳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-2所示。
一种组合式冲击矿压危险区域地震CT探测用液压式自补偿可控震源，它包括：
一孔内张紧机构，该孔内张紧机构用于将可控震源锁紧在巷道中所钻的震源孔中，防止可控震源因冲击反作用而滑出震源孔外；该孔内张紧机构主要由膨胀囊1、中空管2及连接盘5组成，膨胀囊1套装在中空管2上，连接盘5的一端***中空管2的***端中；所述的孔内张紧机构通过阶梯件3和套筒4配合。所述的中空管2中安装有向活塞缸提供动力的第一连接管20和第二连接管21，第二连接管21连接有蓄能器18，膨胀囊1通过第三连接管19与动力源相连。所述的膨胀囊1为气动式、水压式或油压式膨胀囊。
一液压式自补偿机构，该自补偿机构能自动将冲击锤12移动到新的工作位置，以便为冲击锤12再次锤击孔底活塞17提供所需的冲击距离；所述的液压式自补偿机构包括后法兰7、活塞缸8、活塞9、隔离杆10，所述的活塞缸8为水压式或油压式活塞缸，它的前端与后法兰7相连，活塞9的一端位于活塞缸8中，另一端伸出活塞缸8与隔离杆10的一端相抵，隔离杆10的另一端与冲击机构中的冲击锤12相抵以实现实时补偿；后法兰7通过连接杆6与孔内张紧机构中的连接盘5相连，从而实现孔内张紧机构和液压式自补偿机构的连接。
一冲击机构，该冲击机构能锤击钻孔底部产生供检测用的震动；所述的冲击机构包括吊耳11、冲击锤12、橡胶圈组13、锤头14、隔离杆15、橡胶圈组16和孔底活塞17；所述的冲击锤12为气动式、水压式、液压式和电磁式；套装在冲击锤12橡胶圈组13和套装在孔底活塞17上的橡胶圈组16使冲击锤12和孔底活塞17与套筒4配合；锤头14与冲击锤12的冲击杆相连，隔离杆15安装在冲击锤12和孔底活塞17之间，吊耳11与冲击锤12相连并连接有一端伸出套筒4外的连接带22。
一套筒4，该套筒4用于将孔内张紧机构、液压式自补偿机构和冲击机构连接成一体并为自补偿机构和冲击机构提供安装空间。
一连接管路，用于提供可控震源所需的动力源和补偿动力源。连接管路包括蓄能器18、第三连接管19、第一连接管20、第二连接管21和钢丝绳22。第三连接管19和膨胀囊1相连，第一连接管20穿过中空管2、后法兰7、活塞9与冲击锤12相连，第二连接管21穿过中空管2与活塞缸8相连，钢丝绳22穿过中空管2、后法兰7、活塞9与吊耳11相连。
本实用新型的使用方法是：
首先，在井下煤层工作面巷道侧旁加工一排钻孔；在每个钻孔内安装一个可控震源并通过可控震源中的孔内张紧机构将其锁紧钻孔中；
其次，向连接管19注入动力源，膨胀囊1在钻孔内涨紧，将可控震源锁紧在钻孔中；
第三，向连接管20注入动力源，启动冲击锤，锤头14击打孔底活塞17，孔底活塞击打钻孔底部，产生地震波；
第四，钻孔底部被压缩，锤头14与孔底活塞17的间距增大，蓄能器18通过连接管21向活塞缸8注入补偿动力源，活塞9伸出带动隔离杆10顶紧冲击锤12，冲击锤12通过隔离杆15顶紧孔底活塞17，使锤头14与孔底活塞17重新保持所需的冲击距离。
第五，重复第三至第四步的内容，可使震源重复输出冲击力；
第六，通过连接管19对膨胀囊1进行卸荷，膨胀囊1缩回，将孔内张紧机构从钻孔中抽出，通过连接管21将自补偿机构抽出，通过钢丝绳22将冲击锤12从钻孔中抽出。
本实用新型工作原理是：
在井下煤层工作面巷道侧帮施工一排钻孔。在每个钻孔内安装可控震源。孔内张紧机构通过膨胀囊膨胀锁紧在钻孔中。通过调节冲击锤的气动源、水压源、液压源参数和电磁参数，可调节可控震源产生的地震波能量、频率大小。通过自补偿机构能自动将冲击锤移动到新的工作位置，使孔底活塞抵紧孔底，并使冲击锤锤头始终与孔底活塞保持所需的冲击距离。通过将膨胀囊进行卸荷，逐一回收孔内张紧机构、自补偿机构，通过钢丝绳回收冲击锤。
本文中应用了具体个例对本实用新型的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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。
本实用新型未涉及部分如冲击锤、连接管路、橡胶圈、蓄能器的结构、工作原理等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种组合式冲击矿压危险区域地震CT探测用液压式自补偿可控震源，其特征是它包括：
一孔内张紧机构，该孔内张紧机构用于将可控震源锁紧在巷道中所钻的震源孔中，防止可控震源因冲击反作用而滑出震源孔外；该孔内张紧机构主要由膨胀囊（1）、中空管（2）及连接盘（5）组成，膨胀囊（1）套装在中空管（2）上，连接盘（5）的一端***中空管（2）的***端中；
一液压式自补偿机构，该自补偿机构能自动将冲击锤（12）移动到新的工作位置，以便为冲击锤（12）再次锤击孔底活塞（17）提供所需的冲击距离；
一冲击机构，该冲击机构能锤击钻孔底部产生供检测用的震动；
一套筒（4），该套筒（4）用于将孔内张紧机构、液压式自补偿机构和冲击机构连接成一体并为自补偿机构和冲击机构提供安装空间；
一连接管路，用于提供可控震源所需的动力源和补偿动力源。
2.根据权利要求1所述的可控震源，其特征是所述的膨胀囊（1）为气动式、水压式或油压式膨胀囊。
3.根据权利要求1所述的可控震源，其特征是所述的液压式自补偿机构包括后法兰（7）、活塞缸（8）、活塞（9）、隔离杆（10），所述的活塞缸（8）为水压式或油压式活塞缸，它的前端与后法兰（7）相连，活塞（9）的一端位于活塞缸（8）中，另一端伸出活塞缸（8）与隔离杆（10）的一端相抵，隔离杆（10）的另一端与冲击机构中的冲击锤（12）相抵以实现实时补偿；后法兰（7）通过连接杆（6）与孔内张紧机构中的连接盘（5）相连，从而实现孔内张紧机构和液压式自补偿机构的连接。
4.根据权利要求1所述的可控震源，其特征是所述的冲击机构包括吊耳（11）、冲击锤（12）、橡胶圈组（13）、锤头（14）、隔离杆（15）、橡胶圈组（16）和孔底活塞（17）；所述的冲击锤（12）为气动式、水压式、液压式和电磁式；套装在冲击锤（12）橡胶圈组（13）和套装在孔底活塞（17）上的橡胶圈组（16）使冲击锤（12）和孔底活塞（17）与套筒（4）配合；锤头（14）与冲击锤（12）的冲击杆相连，隔离杆（15）安装在冲击锤（12）和孔底活塞（17）之间，吊耳（11）与冲击锤（12）相连并连接有一端伸出套筒（4）外的连接带（22）。
5.根据权利要求1所述的可控震源，其特征是所述的孔内张紧机构通过阶梯件（3）和套筒（4）配合。
6.根据权利要求1所述的可控震源，其特征是所述的中空管（2）中安装有向活塞缸提供动力的第一连接管（20）和第二连接管（21），第二连接管（21）连接有蓄能器（18），膨胀囊（1）通过第三连接管（19）与动力源相连。
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Granted publication date: 20150114 Termination date: 20151014 |
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