煤矿井下深孔微震探头安装装置及方法与流程

1.本技术涉及微震探头安装技术领域，尤其涉及煤矿井下深孔微震探头安装装置及方法。


背景技术：

2.微震监测法是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供震源位置和发生时间来确定一个微震事件，并计算释放的能量；进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动规律，通过识别矿山动力灾害活动规律实现危险性评价和预警。微震定位的精度主要取决于探头数量和空间布置方式。探头数量越多、探头之间在空间三维方向立体程度越高，定位精度越高。因地下煤炭地质形成过程具有水平沉积特点，进而导致沿着煤层布置的井下巷道系统具有同水平面分布特性。与此同时，因微震监测系统的监测探头只是布置在井下工作面的巷道内，当煤层倾角不大或者布置范围很小时，监测台站之间很难拉开高差，就会导致震源的z值定位误差偏大。
3.解决微震定位水平震源误差大的主要技术方案是在已有水平监测台网基础上加装垂直方向微震探头。探头送入孔内后，需要往孔内注入水泥浆对探头进行固定。为保证探头空间位置满足满足设计要求，在孔内水泥浆液凝固之前需要进行临时固定。相关技术中的临时固定一般是在探头上加装锚爪，利用锚爪与钻孔孔壁之间的摩擦力进行临时固定。这种固定方式效果很大程度上受到到钻孔地质条件限制：当钻孔围岩本身因过于坚硬而导致孔壁光滑、或者钻孔围岩本身过于破碎不稳定时，在水泥浆液凝固过程中，探头自身在孔内将产生位置错动，这种探头临时固过程的不可控移动将很大程度上影响微震信号定位精度。
4.因此，如何在水泥浆液凝固之前防止探头移动错位，是目前业界亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种煤矿井下深孔微震探头安装装置，通过推送杆和两个柔性封孔件对微震探头起到固定作用，改变了微震探头通过与钻孔孔壁接触的临时固定方式，解决了临时固定效果受限于钻孔围岩地质条件的问题，提高了深孔微震探头安装精度，防止微震探头在水泥浆液凝固前发生晃动移位，避免了微震探头受地质条件影响而产生位置移动问题，提高了微震探头的地质条件适用范围。
6.本技术还提出一种煤矿井下深孔微震探头安装方法。
7.根据本技术第一方面实施例的煤矿井下深孔微震探头安装装置，包括微震探头、推送杆、至少两个柔性封孔件和排气组件；
8.两个所述柔性封孔件与所述推送杆的一端连接；
9.所述微震探头固定安装在所述推送杆上，所述微震探头位于两个所述柔性封孔件之间；
10.所述排气组件的一端与两个柔性封孔件之间的空间连通，所述排气组件的另一端与外界连通。
11.根据本技术实施例的煤矿井下深孔微震探头安装装置，通过推送杆将微震探头送入钻孔内，并通过推送杆和两个柔性封孔件对微震探头起到固定作用，改变了微震探头通过与钻孔孔壁接触的临时固定方式，解决了临时固定效果受限于钻孔围岩地质条件的问题，提高了深孔微震探头安装精度，防止微震探头在水泥浆液凝固前发生晃动移位，避免了微震探头受地质条件影响而产生位置移动问题，提高了微震探头的地质条件适用范围。
12.根据本技术的一个实施例，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括钻杆，所述钻杆的一端与所述推送杆的另一端连接，所述钻杆的另一端与钻机连接。
13.根据本技术的一个实施例，所述推送杆的另一端固定设置有变径接头，所述变径接头与所述钻杆可拆卸连接。
14.根据本技术的一个实施例，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括注浆组件，所述注浆组件与两个所述柔性封孔件之间的空间连通，所述注浆组件用于向两个所述柔性封孔件之间的空间输送水泥浆液。
15.根据本技术的一个实施例，所述注浆组件分别与两个所述柔性封孔件连通，所述注浆组件用于向两个所述柔性封孔件输送水泥浆液。
16.根据本技术的一个实施例，所述注浆组件包括注浆泵、注浆管道和爆破阀，所述注浆泵与所述注浆管道连接，所述注浆管道分别与两个所述柔性封孔件连通，所述爆破阀安装在两个所述柔性封孔件之间，所述爆破阀与所述注浆管道连接。
17.根据本技术的一个实施例，所述排气组件包括至少一个排气管，所述排气管的一端位于两个所述柔性封孔件之间，所述排气管的另一端与外界连通。
18.根据本技术的一个实施例，所述排气管的位于两个所述柔性封孔件之间的部分沿着长度方向依次设置有多个排气孔。
19.根据本技术的一个实施例，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括第一气体输送组件，所述第一气体输送组件分别与两个所述柔性封孔件连接，所述第一气体输送组件用于向所述柔性封孔件输送气体。
20.根据本技术第二方面实施例的煤矿井下深孔微震探头安装方法，包括：
21.钻孔施工；
22.将微震探头、两个柔性封孔件和推送杆组合连接，使得所述微震探头位于两个所述柔性封孔件之间；
23.将钻杆与所述推送杆连接，通过钻机带动所述钻杆，将所述微震探头和所述柔性封孔件送入所述钻孔内的预定位置；
24.向两个所述柔性封孔件注入气体或水泥浆液，使得两个所述柔性封孔件膨胀并与所述钻孔孔壁挤压固定；
25.向两个所述柔性封孔件之间的空间注入水泥浆液，当两个所述柔性封孔件之间的水泥浆液凝固后，拆除所述钻杆。
26.根据本技术实施例的煤矿井下深孔微震探头安装方法，具有上述煤矿井下深孔微震探头安装装置的技术效果，此处不再赘述。
27.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本技术实施例提供的煤矿井下深孔微震探头安装装置的结构示意图；
30.图2是本技术实施例提供的煤矿井下深孔微震探头安装装置的部分结构示意图；
31.图3是本技术实施例提供的煤矿井下深孔微震探头安装方法的原理图；
32.附图标记：
33.1、微震探头；2、推送杆；3、柔性封孔件；4、排气组件；
34.5、钻杆；6、注浆组件；21、变径接头；41：排气管；
35.61：注浆泵；62：注浆管道；63：爆破阀。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不能用来限制本技术的范围。
37.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
39.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
41.下面结合图1至图3描述本技术的煤矿井下深孔微震探头安装装置及方法。
42.根据本技术第一方面的实施例，如图1所示，煤矿井下深孔微震探头安装装置包括微震探头1、推送杆2、至少两个柔性封孔件3和排气组件4；
43.两个所述柔性封孔件3与所述推送杆2的一端连接；
44.所述微震探头1固定安装在所述推送杆2上，所述微震探头1位于两个所述柔性封孔件3之间；
45.所述排气组件4的一端与两个柔性封孔件3之间的空间连通，所述排气组件4的另一端与外界连通。
46.在使用时，通过钻机或相应的设备将推送杆2的一端安装在钻孔内，推送杆2的另一端位于钻孔的孔口处，微震探头1随着安装在钻孔内，且两个柔性封孔件3与推送杆2的一端连接，则两个柔性封孔件3也安装在钻孔内，同时通过排气组件4连通两个柔性封孔件3之间的空间和外界，将相应的注浆设备与两个柔性封孔件3之间的空间连通。然后通过向两个柔性封孔件3输送浆液或气体或其他合适的填充物，使得两个柔性封孔件3逐渐涨大，两个柔性封孔件3与钻孔内壁面抵接，使得柔性封孔件3受到钻孔孔壁挤压，柔性封孔件3通过摩擦力与钻孔孔壁密封固定连接。然后向两个柔性封孔件3之间的空间注入水泥浆液，使得水泥浆液充满两个柔性封孔件3之间的空间，水泥浆液将微震探头1包裹在内，无需将整个钻孔填满水泥浆液，减少了水泥浆液的用量，两个柔性封孔件3之间的空气则通过排气组件4排出，当微震探头1与钻孔孔壁之间的空间注满后，后续持续注入的浆液将通过排气组件4流出孔外，此时停止注浆泵61注浆，注浆过程结束。
47.进而实现了通过推送杆2将微震探头1送入钻孔内，并通过推送杆2和两个柔性封孔件3对微震探头1起到固定作用，改变了微震探头1通过与钻孔孔壁接触的临时固定方式，解决了临时固定效果受限于钻孔围岩地质条件的问题，提高了深孔微震探头1安装精度，防止微震探头1在水泥浆液凝固前发生晃动移位，避免了微震探头1受地质条件影响而产生位置移动问题，提高了微震探头1的地质条件适用范围。
48.其中，在本技术的实施例中，微震探头1通过信号线与外部设备连接。需要注意的是，信号线可以穿过柔性封孔件3与外部设备连接，信号线与柔性封孔件3密封连接。信号线也可以直接与外部设备连接，柔性封孔件3膨胀时将信号线挤压在钻孔孔壁上，此时柔性封孔件3与钻孔孔壁仍时密封连接。
49.其中，在本技术的实施例中，推送杆2可以穿过柔性封孔件3并与柔性封孔件3密封连接。推送杆2还可以与柔性封孔件3的外表面固定连接。
50.其中，在本技术的实施例中，排气组件4可以穿过柔性封孔件3并与柔性封孔件3密封连接。排气组件4还可以与柔性封孔件3的外表面固定连接。排气组件4还可以与推送杆2固定连接。
51.在本技术的实施例中，柔性封孔件3例如为囊袋。但是应当了解，柔性封孔件3还可以是其他任何合适的结构件。
52.在本技术的一个实施例中，如图1所示，所述排气组件4包括至少一个排气管41，所述排气管41的一端位于两个所述柔性封孔件3之间，所述排气管41的另一端与外界连通。在
使用时，通过排气管41连通两个柔性密封件之间的空间和外界，当开始往两个柔性密封件之间的空间注入水泥浆液时，两个柔性密封件之间的空气可以通过排气管41及时排出，使得水泥浆液的注入可以顺利进行。
53.在本技术的一个实施例中，所述排气管41的位于两个所述柔性封孔件3之间的部分沿着长度方向依次设置有多个排气孔。在使用时，通过在排气管41的一端上设置多个排气孔，并使得排气孔沿着长度方向排列，当两个柔性封孔件3之间的空间逐渐充满水泥浆液时，两个柔性封孔件3之间的空气可以通过排气管41排出，当排气管41逐渐被水泥浆液包裹时，由于排气管41上设置有多个排气孔，且沿长度方向设置，进而只有部分排气孔被水泥浆液堵住，两个柔性封孔件3之间的空气可以通过剩余的排气孔排出，确保了两个柔性封孔件3之间的空气可以顺利排出。
54.在本技术的一个实施例中，如图1和图2所示，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括钻杆5，所述钻杆5的一端与所述推送杆2的另一端连接，所述钻杆5的另一端与钻机连接。在使用时，通过将钻杆5与推送杆2连接在一起，然后通过钻机带动钻杆5将推动杆以及推送杆2上的微震探头1送入钻孔内，解决了通过人工推送微震探头1时推送距离过短，难以满足设计高度要求的问题，提高了微震探头1安装深度。且在两个柔性封孔件3之间的水泥浆液凝固前，保持钻杆5与推送杆2的连接，通过钻杆5对推送杆2进行固定，进一步提高了推送杆2上的微震探头1的稳定性，通过使用钻杆5和柔性封孔件3的组合对微震探头1进行临时固定，解决了水泥浆液凝固前，微震探头1受地质条件影响而产生位置移动问题，提高了微震探头1的地质条件适用范围。
55.在本技术的一个实施例中，如图1和图2所示，所述推送杆2的另一端固定设置有变径接头21，所述变径接头21与所述钻杆5可拆卸连接。在使用时，通过将钻杆5与变径接头21连接，然后通过钻机控制钻杆5，将推送杆2送入到钻孔内，使得微震探头1位于钻孔内的预设位置，通过钻杆5和柔性封孔件3可以对微震探头1起到固定作用。然后向两个柔性封孔件3之间的空间注入水泥浆液，使得水泥浆液包裹住微震探头1，当水泥浆液凝固后，将钻杆5从变径接头21上拆卸下来，方便后续重新利用。
56.在本技术的实施例中，变径接头21与推送杆2的连接方式例如为焊接。但是应当了解，变径接头21还可以通过其他任何合适的方式与推送杆2固定连接。
57.在本技术的实施例中，通过在变径接头21上设置外螺纹，在钻杆5上设置有与外螺纹相匹配的内螺纹，进而可以实现钻杆5与变径接头21的可拆卸连接，且通过钻机带动钻杆5转动，可以实现钻杆5与变径接头21的快速连接或拆卸。但是应当了解，钻杆5与变径接头21还可以通过其他任何合适的可拆卸连接结构连接。
58.在本技术的一个实施例中，如图1所示，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括注浆组件6，所述注浆组件6与两个所述柔性封孔件3之间的空间连通，所述注浆组件6用于向两个所述柔性封孔件3之间的空间输送水泥浆液。在使用时，将微震探头1安装在推送杆2上，并将推送杆2和两个柔性封孔件3连接，使得微震探头1、推送杆2和两个柔性封孔件3形成一个组件，然后将组件安装在钻孔内，并向两个柔性封孔件3内注入水泥浆液或气体，使得柔性封孔件3膨胀与钻孔孔壁挤压，将微震探头1密封在两个柔性封孔件3之间。然后通过注浆组件6向两个柔性封孔件3之间的空间输送水泥浆液，使得微震探头1内水泥浆液包裹，当水泥浆液凝固后，微震探头1被固定在钻孔内的预设位置。
59.在本技术的一个实施例中，如图1所示，所述注浆组件6分别与两个所述柔性封孔件3连通，所述注浆组件6用于向两个所述柔性封孔件3输送水泥浆液。在使用时，通过注浆组件6向两个柔性封孔件3注入水泥浆液，使得柔性封孔件3膨胀与钻孔孔壁挤压，将微震探头1密封在两个柔性封孔件3之间。然后注浆组件6向两个柔性封孔件3之间的空间注入水泥浆液，使得微震探头1被水泥浆液包裹，实现对微震探头1的固定。通过注浆组件6可以先后对柔性封孔件3和两个柔性封孔件3之间的空间注入水泥浆液，无需其他额外的设备对柔性封孔件3进行膨胀操作，使得微震探头1的安装更加的方便。
60.在本技术的一个实施例中，如图1所示，所述注浆组件6包括注浆泵61、注浆管道62和爆破阀63，所述注浆泵61与所述注浆管道62连接，所述注浆管道62分别与两个所述柔性封孔件3连通，所述爆破阀63安装在两个所述柔性封孔件3之间，所述爆破阀63与所述注浆管道62连接。在使用时，注浆泵61通过注浆管道62向两个柔性封孔件3内注入水泥浆液，当两个柔性封孔件3内的水泥浆液逐渐增多，柔性封孔件3随着膨胀与钻孔孔壁挤压，当柔性封孔件3内充满水泥浆液时，注浆管道62内的压力随着水泥浆液的继续注入而升高，直到达到爆破阀63的打开压力，使得爆破阀63打开，水泥浆液则通过爆破阀63进入到两个柔性封孔件3之间的空间，实现对微震探头1的固定，实现了通过一个注浆组件6即可同时完成对柔性封孔件3和两个柔性封孔件3之间的空间的注浆操作，使得微震探头1的安装更加的方便。
61.其中，在本技术的实施例中，注浆管道62穿过柔性封孔件3并与柔性封孔件3密封连接，注浆管道62位于柔性封孔件3内的部分设置有出浆孔。
62.在本技术的一个实施例中，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括第一气体输送组件，所述第一气体输送组件分别与两个所述柔性封孔件3连接，所述第一气体输送组件用于向所述柔性封孔件3输送气体。在使用时，通过第一气体输送组件向柔性封孔件3内输送气体，使得柔性封孔件3膨胀与钻孔孔壁挤压，使得微震探头1被密封在两个柔性封孔件3之间，方便后续往两个柔性封孔件3之间注入水泥浆液固定微震探头1，进而无需将钻孔注满水泥浆液即可实现对微震探头1的固定，减少了水泥浆液的使用量。
63.在本技术的一个实施例中，所述煤矿井下深孔微震探头安装装置还包括第二气体输送组件，所述第二气体输送组件与其中一个所述柔性封孔件3连接，所述第二气体输送组件用于向其中一个所述柔性封孔件3输送气体，所述注浆组件6与另一个所述柔性封孔件3连接，所述注浆组件6用于向另一个所述柔性封孔输送水泥浆液。在使用时，通过第二气体输送组件向其中一个柔性封孔件3输送气体，使得其中一个柔性封孔件3膨胀与钻孔孔壁挤压，通过注浆组件6向另一个柔性封孔件3注入水泥浆液，使得另一个柔性封孔件3膨胀与钻孔孔壁挤压，进而两个柔性封孔件3均膨胀与钻孔孔壁挤压，将微震探头1密封在两个柔性封孔件3之间，方便后续往两个柔性封孔件3之间注入水泥浆液固定微震探头1，进而无需将钻孔注满水泥浆液即可实现对微震探头1的固定，减少了水泥浆液的使用量。
64.其中，在本技术的实施例中，第一气体输送组件和第二气体输送组件均例如包括气泵和输气管，气泵和输气管连接，通过输气管向柔性封孔件输送气体。但是应当了解，第一气体输送组件和第二气体输送组件还可以由其他任何合适的部件组成。
65.根据本技术第二方面的实施例，提供一种煤矿井下深孔微震探头安装方法，如图3所示，包括：
66.s1:钻孔施工；
67.具体的，采用井下液压钻机施工顶板垂直深孔，孔径大于柔性封孔件3和微震探头1组合最大直径，确保柔性封孔件3和微震探头1有足够空间送入孔内。钻孔施工完毕后，将钻杆5逐一撤出钻孔内。
68.s2:将微震探头1、两个柔性封孔件3和推送杆2组合连接，使得微震探头1位于两个柔性封孔件3之间；
69.具体的，分别将微震探头1和两个柔性封孔件3安装在推送杆2上，并将微震探头1安装在两个柔性封孔件3之间，使得微震探头1、两个柔性封孔件3和推送杆2组成一个组件，方便后续直接整体安装在钻孔内。
70.s3:将钻杆5与推送杆2连接，通过钻机带动钻杆5，将微震探头1和柔性封孔件3送入钻孔内的预定位置；
71.具体的，将推送杆2远离柔性封孔件3的一端与钻杆5连接，然后将钻杆5与钻机连接，通过钻机带动钻杆5，进而带动推送杆2以及推送杆2上的微震探头1移动到钻孔内的预设位置。
72.s4:向两个柔性封孔件3注入气体或水泥浆液，使得两个柔性封孔件3膨胀并与钻孔孔壁挤压固定；
73.具体的，通过气体输送组件向柔性封孔件3内注入气体，或通过注浆组件6向柔性封孔件3内注入水泥浆液。使得柔性封孔件3膨胀并与钻孔孔壁挤压，使得柔性封孔件3通过摩擦力与钻孔孔壁固定连接，进而将微震探头1封堵在两个柔性封孔件3之间。
74.s5:向两个柔性封孔件3之间的空间注入水泥浆液，当两个柔性封孔件3之间的水泥浆液凝固后，拆除钻杆5。
75.具体的，当两个柔性封孔件3完全膨胀后，向两个柔性封孔件3之间的空间注入水泥浆液。水泥浆液的持续注入将孔内空气通过排气组件4挤出；当微震探头1与钻孔孔壁之间的空间注满后，后续持续注入的浆液将通过排气组件4流出孔外，此时停止注浆泵61注浆，注浆过程结束，在水泥浆液凝固前，保持钻杆5与推送杆2的连接，当水泥浆液凝固后，再拆除钻杆5。实现了通过推送杆2将微震探头1送入钻孔内，并通过推送杆2和两个柔性封孔件3对微震探头1起到固定作用，改变了微震探头1通过与钻孔孔壁接触的临时固定方式，解决了临时固定效果受限于钻孔围岩地质条件的问题，提高了深孔微震探头1安装精度，防止微震探头1在水泥浆液凝固前发生晃动移位，避免了微震探头1受地质条件影响而产生位置移动问题，提高了微震探头1的地质条件适用范围。
76.其中，在本技术的实施例中，步骤s4和步骤s5还可以是：注浆泵61通过注浆管道62向两个柔性封孔件3内注入水泥浆液，当两个柔性封孔件3内的水泥浆液逐渐增多，柔性封孔件3随着膨胀与钻孔孔壁挤压，当柔性封孔件3内充满水泥浆液时，注浆管道62内的压力随着水泥浆液的继续注入而升高，直到达到爆破阀63的打开压力，使得爆破阀63打开，水泥浆液则通过爆破阀63进入到两个柔性封孔件3之间的空间，当微震探头1与钻孔孔壁之间的空间注满后，后续持续注入的浆液将通过排气组件4流出孔外，此时停止注浆泵61注浆，注浆过程结束，在水泥浆液凝固前，保持钻杆5与推送杆2的连接，当水泥浆液凝固后，再拆除钻杆5。
77.最后应说明的是，以上实施方式仅用于说明本技术，而非对本技术的限制。尽管参照实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本技术的技术方
案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围中。