地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微震檢測技術，尤其涉及一種地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前我國巖石微震技術應用在地下水封石油洞庫監(jiān)測方面的應用尚無先例。隨著地下洞庫工程規(guī)模的逐漸增大，洞室圍巖穩(wěn)定問題越來越成為影響水封石油洞庫工程成敗的重要因素之一。而因其特殊的工程類型一一高邊墻、不襯砌、大跨度和不確定結構面等，導致在開挖施工和運營過程中的洞庫巖體狀態(tài)研究工作步履維艱。針對水封洞庫這種復雜地質(zhì)條件和工況下的圍巖穩(wěn)定性發(fā)生機制至今還沒有形成統(tǒng)一的認識。如何有效利用微震監(jiān)測技術進行開挖強卸荷過程和后期運營期間地下水封石油洞庫圍巖巖體可能出現(xiàn)的微破裂情況進行有效的監(jiān)測，從而提高對洞庫圍巖安全穩(wěn)定性的正確判斷，國內(nèi)外至今仍缺乏相關的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型要解決的問題是提供一種地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測在開挖強卸荷過程和后期運營期間地下水封石油洞庫圍巖巖體可能出現(xiàn)的微破裂情況。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，包括陣列分布在所述洞庫的水幕巷道上的若干組加速度傳感器，連接于加速度傳感器的信號采集單元，所述信號采集單元連接有信號處理單元，所述信號處理單元遠程連接于控制單元，所述信號采集單元采集加速度傳感器的信號并輸送給信號處理單元，所述信號處理單元分析處理所述信號并將處理結果傳送至控制單元。
[0005]進一步，每組所述加速度傳感器為六個，且為單軸加速度傳感器和/或三軸加速度傳感器。
[0006]進一步，所述信號采集單元包括與加速度傳感器連接的集線接口盒，以及與集線接口盒連接的數(shù)模轉換器，所述數(shù)模轉換器連接有存儲裝置，所述存儲裝置連接于所述信號處理單元。
[0007]進一步，所述信號處理單元包括與存儲裝置連接的數(shù)據(jù)采集終端，以及連接于數(shù)據(jù)采集終端的分析處理裝置，所述分析處理裝置連接于所述控制單元。
[0008]進一步，所述加速度傳感器由直徑為32mm的不銹鋼材質(zhì)制成，其采集頻率范圍為50?1kHz，靈敏度為30v/g。
[0009]進一步，所述數(shù)模轉換器為24位數(shù)模轉換器。
[0010]進一步，每組所述加速度傳感器分布在所述洞庫的掌子面區(qū)域的水幕巷道上。
[0011]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:通過對地下水封石油洞庫開挖“掌子面”的危險區(qū)域進行微震檢測，有利于逐步積累和完善復雜地質(zhì)條件下水封石油洞庫運營期間的穩(wěn)定性監(jiān)測和分析技術，對洞庫圍巖巖體可能出現(xiàn)的微破裂情況及時的監(jiān)測，具有可持續(xù)的經(jīng)濟效益和社會效益，為我國大型地下石油洞庫的建造提供了便利條件。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構原理示意圖
[0013]圖2是本實用新型地下水封石油洞庫的掌子面區(qū)域的結構示意圖；
[0014]圖中:
[0015]1、水幕巷道；2、加速度傳感器；3、信號采集單元；4、信號處理單元；5、控制單元；31、集線接口盒；32、數(shù)模轉換器；33、存儲裝置；41、數(shù)據(jù)采集終端；42、分析處理裝置。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型的具體實施例加以說明:
[0017]為了實現(xiàn)對地下水封石油洞庫的掌子面區(qū)域或者其他待測區(qū)域的微震破裂情況的及時監(jiān)測和分析，本實用新型提供一種地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1-2所示，包括陣列分布在所述洞庫的水幕巷道I上的若干組加速度傳感器2，加速度傳感器2用于感應待測區(qū)域的微震，其連接于有信號采集單元3，信號采集單元3連接有信號處理單元4，信號處理單元4遠程連接于控制單元5，具體的上述工作過程為:首先，有加速度傳感器2監(jiān)測到待測區(qū)域的微震情況，產(chǎn)生微震信號并傳遞給信號采集單元3，信號采集單元3采集到加速度傳感器2傳遞的信號并輸送給信號處理單元4，信號處理單元4對該信號進行分析處理，與設定的閾值范圍內(nèi)的P波進行對比分析，當監(jiān)測信號處于該閾值范圍內(nèi)時，信號處理單元4將處理結果傳送至控制單元5，并有控制單元5將結果顯示給監(jiān)測人員。通過上述方式，能夠有效地對掌子面的危險區(qū)域進行微震破裂的監(jiān)測，一方面防止了后續(xù)危險的情況發(fā)生，另一方面能夠提高對洞庫圍巖安全穩(wěn)定性的正確判斷。
[0018]需要說明的是:上述掌子面區(qū)域為開挖坑道不斷向前推進的工作面，此區(qū)域相對較危險，因此需要對該區(qū)域進行為微震破裂的監(jiān)測。具體的，該掌子面區(qū)域是由多個水幕巷道I以300m乘200m乘10m構成的區(qū)域范圍。
[0019]本實施例中，每組加速度傳感器2為六個，均設置在上述掌子面區(qū)域的水幕巷道I上(參照圖2所示)，而且每個加速度傳感器2采用單軸加速度傳感器和/或三軸加速度傳感器，其中單軸加速度傳感器成本相對較低，且可重復使用，對微震事件能夠進行精確的定位；三軸加速度傳感器能夠獲取三維定位數(shù)據(jù)，除對微震事件進行定位外，還可依此計算出微震事件的震級大小和其它大量離子源參數(shù)。因而可以采用上述單軸或者三軸加速度傳感器來進行監(jiān)測，也可以結合兩者來監(jiān)測。
[0020]作為優(yōu)選的技術方案，加速度傳感器2是由直徑為32_的不銹鋼材質(zhì)制成，其采集頻率范圍為50?10kHz，靈敏度為30v/g。能夠?qū)φ谱用鎱^(qū)域的微破裂事件進行24h連續(xù)監(jiān)測，實時獲取微震事件的動態(tài)時空數(shù)據(jù)等多項震源參數(shù)信息。
[0021]本實施例中，信號采集單元3包括與上述多組加速度傳感器2連接的集線接口盒31，集接所有的加速度傳感器2的連線；集線接口盒31連接有數(shù)模轉換器32，用于將加速度傳感器2監(jiān)測的數(shù)字信號轉換為模擬信號，該數(shù)模轉換器32連接有存儲裝置33，存儲裝置33連接于信號處理單元4，存儲裝置33將數(shù)模轉換器32轉換的模擬信號存儲起來，并由信號處理單元4采集分析和處理。本實施例優(yōu)選的采用24位數(shù)模轉換器。
[0022]進一步的，信號處理單元4包括與存儲裝置33連接的數(shù)據(jù)采集終端41，用于接收存儲裝置33存儲的模擬信號，數(shù)據(jù)采集終端41連接有分析處理裝置42，分析處理裝置42連接于控制單元5，用于將數(shù)據(jù)采集終端41存儲的模擬信號進行分析處理，并將處理結果傳遞給控制單元5，呈現(xiàn)給監(jiān)測人員。
[0023]本實施例中，分析處理裝置42在運行前，需要進行閾值范圍的設定，具體的可以通過采用人工定點敲擊試驗，對監(jiān)測區(qū)域巖體波速模型進行測定。具體的，對待測區(qū)域內(nèi)的多個水幕巷道I進行定點敲擊試驗，從多次敲擊中選取波形記錄較好的作為有效敲擊事件，例如，根據(jù)水封洞庫區(qū)域地質(zhì)勘察資料，某場區(qū)巖體彈性波傳播速度為4400m/s?6100m/s，通過對人工定點敲擊試驗進行波形分析，并對分析處理裝置42的P波波速作了優(yōu)化調(diào)整，分別設定系統(tǒng)P波波速閾值范圍為4400m/s?6100m/s之間18種不同的波速。將數(shù)模轉換器32轉換的模擬信號與上述閾值范圍進行對比，對于落入該閾值范圍內(nèi)的模擬信號，分析處理裝置42將處理結果傳遞至控制單元5，呈現(xiàn)給監(jiān)測人員。
[0024]通過上述微震監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r的監(jiān)測地下水封石油洞庫掌子面區(qū)域或者待測區(qū)域的微震破裂情況，有利于提高對洞庫圍巖安全穩(wěn)定性的正確判斷。
[0025]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括陣列分布在所述洞庫的水幕巷道(I)上的若干組加速度傳感器(2)，連接于加速度傳感器(2)的信號采集單元(3)，所述信號采集單元(3)連接有信號處理單元(4)，所述信號處理單元(4)遠程連接于控制單元(5)，所述信號采集單元(3)采集加速度傳感器(2)的信號并輸送給信號處理單元(4)，所述信號處理單元(4)分析處理所述信號并將處理結果傳送至控制單元(5)。2.根據(jù)權利要求1所述的地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:每組所述加速度傳感器(2)為六個，且為單軸加速度傳感器和/或三軸加速度傳感器。3.根據(jù)權利要求2所述的地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號采集單元(3)包括與加速度傳感器(2)連接的集線接口盒(31)，以及與集線接口盒(31)連接的數(shù)模轉換器(32)，所述數(shù)模轉換器(32)連接有存儲裝置(33)，所述存儲裝置(33)連接于所述信號處理單元(4)。4.根據(jù)權利要求3所述的地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號處理單元(4)包括與存儲裝置(33)連接的數(shù)據(jù)采集終端(41)，以及連接于數(shù)據(jù)采集終端(41)的分析處理裝置(42)，所述分析處理裝置(42)連接于所述控制單元(5)。5.根據(jù)權利要求2所述的地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述加速度傳感器(2)由直徑為32mm的不銹鋼材質(zhì)制成，其采集頻率范圍為50?10kHz，靈敏度為30v/go6.根據(jù)權利要求3所述的地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)模轉換器(32)為24位數(shù)模轉換器。7.根據(jù)權利要求1所述的地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:每組所述加速度傳感器(2)分布在所述洞庫的掌子面區(qū)域的水幕巷道(I)上。
【專利摘要】本實用新型提供一種地下水封石油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，包括陣列分布在所述洞庫的水幕巷道上的若干組加速度傳感器，連接于加速度傳感器的信號采集單元，所述信號采集單元連接有信號處理單元，所述信號處理單元遠程連接于控制單元，所述信號采集單元采集加速度傳感器的信號并輸送給信號處理單元，所述信號處理單元分析處理所述信號并將處理結果傳送至控制單元。通過對地下水封石油洞庫開挖“掌子面”的危險區(qū)域進行微震檢測，有利于逐步積累和完善復雜地質(zhì)條件下水封石油洞庫運營期間的穩(wěn)定性監(jiān)測和分析技術，對洞庫圍巖巖體可能出現(xiàn)的微破裂情況及時的監(jiān)測，具有可持續(xù)的經(jīng)濟效益和社會效益，為我國大型地下石油洞庫的建造提供了便利條件。
【IPC分類】G01V1/00, E21F17/18
【公開號】CN204783119
【申請?zhí)枴緾N201520513708
【發(fā)明人】馬克, 唐春安, 莊端陽, 吳明帥
【申請人】馬克, 唐春安, 莊端陽, 吳明帥
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月15日