利用彈簧激發(fā)的井下煤層地震ct探測用可控震源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種地震CT探測技術(shù)，尤其是一種可控震源的CT探測技術(shù)，具體地說是一種利用彈簧激發(fā)的井下煤層地震CT探測用可控震源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國沖擊礦壓發(fā)生的頻次和烈度越來越大，對煤炭資源的安全生產(chǎn)造成重大威脅。沖擊礦壓的發(fā)生與煤巖體聚集的高應(yīng)力直接相關(guān)，對煤巖體內(nèi)應(yīng)力分布的研宄是分析預(yù)測沖擊礦壓危險(xiǎn)和其他一些動(dòng)力顯現(xiàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)。根據(jù)波速和應(yīng)力之間較好的對應(yīng)關(guān)系，地震CT探測技術(shù)可以反演煤巖體開挖過程中的應(yīng)力分布特征，從而預(yù)測預(yù)報(bào)下一時(shí)段的沖擊礦壓和其他一些動(dòng)力顯現(xiàn)的危險(xiǎn)區(qū)域。
[0003]近年來，該技術(shù)在煤礦領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，通過在煤層回采工作面進(jìn)行放炮產(chǎn)生震動(dòng)波震源，這種方式安全隱患多，工程量大，工作面往往還需要停采；同時(shí)爆破力難以準(zhǔn)確控制和重復(fù)產(chǎn)生，測試參數(shù)容易出現(xiàn)偏差影響準(zhǔn)確度。這些因素使地震CT探測技術(shù)難以經(jīng)常性的重復(fù)使用，不能夠揭示工作面應(yīng)力的變化、轉(zhuǎn)移情況，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和常態(tài)化，難以發(fā)揮地震CT探測技術(shù)的潛能。
[0004]解決上述問題的關(guān)鍵是研制出一種井下煤層地震CT探測用鉆孔內(nèi)激發(fā)震動(dòng)波的震源和方法；該震源能夠在煤層中以任意角度鉆孔布置；能夠長期穩(wěn)定、重復(fù)地輸出沖擊力，可激發(fā)不同能量和頻率及不同縱、橫波形式的震動(dòng)波；同時(shí)震源體積小、安全可靠、操作簡單、可回收、自動(dòng)化程度高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有井下地震CT探測技術(shù)中，使用炸藥震源安全隱患多、效率低、工程量大，難以滿足沖擊礦壓和其他一些動(dòng)力顯現(xiàn)的動(dòng)態(tài)、及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)的需求，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和常態(tài)化，難以有效、及時(shí)地檢驗(yàn)防沖措施效果等問題，提供一種利用彈簧激發(fā)的井下煤層地震CT探測用可控震源，該震源能夠在巷道施工的任意角度鉆孔內(nèi)激發(fā)震動(dòng)波，體積小、安全可靠、操作簡單、自動(dòng)化程度高，能夠長期穩(wěn)定、可控地激發(fā)震動(dòng)波。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]一種利用彈簧激發(fā)的井下煤層地震CT探測用可控震源，其特征是它包括:
[0008]一彈簧擊打機(jī)構(gòu)，該彈簧擊打機(jī)構(gòu)安裝在套筒11內(nèi)，套筒11通過固定機(jī)構(gòu)固定安裝在巷道壁上所鉆的孔中，彈簧擊打機(jī)構(gòu)包括彈簧12、錘頭15和墊板16，墊板16的一端插裝在套筒11中，另一端位于套筒11外與所鉆孔的底部相抵，彈簧12驅(qū)動(dòng)錘頭15擊打墊板16，墊板16位于套筒外的一端擊打孔底從而在煤層中產(chǎn)生可控震動(dòng)波，錘頭15上設(shè)有導(dǎo)向槽，通過安裝在套筒11上的導(dǎo)向銷14實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；
[0009]一動(dòng)力機(jī)構(gòu)，該動(dòng)力機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)錘頭15壓縮彈簧12，使錘頭15處于激發(fā)狀態(tài)。
[0010]所述的固定機(jī)構(gòu)包括壓板7和端蓋8，端蓋8固定在套筒11的端面上，壓板7通過巷道中錨桿或錨索的端頭17固定，或通過支架體18上的連接件19固定，并壓緊端蓋8，從而將套管11固定在鉆孔中。
[0011]所述的套筒11的進(jìn)口端中安裝有用于使彈簧12在非激發(fā)狀態(tài)下始終推動(dòng)錘頭15抵住墊板16的滑塊10，滑塊10連接有驅(qū)動(dòng)絲桿9，驅(qū)動(dòng)絲桿9的一端伸出套筒11外與驅(qū)動(dòng)裝置相連。
[0012]所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括位于套筒11外的外置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力機(jī)構(gòu)或位于套筒11內(nèi)的內(nèi)置伸縮驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力機(jī)構(gòu)。
[0013]所述的外置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括馬達(dá)1，馬達(dá)I通過固定在底座4上，底座4通過巷道中錨桿或錨索的端頭17固定，或通過支架體18上的連接件19固定，馬達(dá)I通過離合器2與滾筒3相連，滾筒3上繞裝有鋼絲繩5 ;鋼絲繩5的一端固定在滾筒上，另一端經(jīng)過端蓋8上安裝的第一滑輪6后穿過滑塊10再繞過錘頭15上安裝的第二滑輪13，最后再次穿過滑塊10后固定在端蓋8上，離合器2吸合，馬達(dá)I帶動(dòng)滾筒3轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒3將鋼絲繩5收繞在滾筒3上，從而帶動(dòng)錘頭15壓縮彈簧12，使錘頭15處于激打狀態(tài)，離合器2松開，滾筒3自由旋轉(zhuǎn)，將繞在滾筒3上的鋼絲繩5釋放，錘頭15在彈力作用下?lián)舸驂|板16產(chǎn)生所需的震動(dòng)；所述的馬達(dá)I為氣動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)。
[0014]所述的內(nèi)置伸縮驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力機(jī)構(gòu)的包括伸縮缸20，伸縮缸20安裝在套筒11中，伸縮缸20的一端與滑塊10相連，另一端上安裝有推桿21，伸縮缸20的伸縮桿上安裝有抓鉤22，抓鉤22與錘頭15活動(dòng)連接，所述的伸縮桿處于外伸狀態(tài)時(shí)，抓鉤22與錘頭15相連接，伸縮桿回收時(shí)，抓鉤22帶動(dòng)錘頭15移動(dòng)同時(shí)壓縮彈簧12，抓鉤22進(jìn)入推桿21中時(shí)，抓鉤22在推桿21的作用下將錘頭15釋放進(jìn)而擊打墊板16產(chǎn)生所需的震源；伸縮桿伸出時(shí)，抓鉤22移動(dòng)到錘頭15尾端時(shí)，抓鉤22前端傾斜面與錘頭15尾端相互滑動(dòng)，抓鉤22張開，重新抓緊錘頭15。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]本實(shí)用新型可以使井下煤層地震CT探測技術(shù)滿足沖擊礦壓和其他一些動(dòng)力顯現(xiàn)的動(dòng)態(tài)、及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和常態(tài)化，能夠有效、及時(shí)地檢驗(yàn)防沖措施效果。
[0017]本實(shí)用新型通過帶動(dòng)錘頭壓縮彈簧，隨后釋放錘頭擊打鉆孔底部的墊板產(chǎn)生震動(dòng)波。由于采用機(jī)械方式產(chǎn)生震動(dòng)波，較之現(xiàn)有的氣動(dòng)式、液壓式和電磁式震源，結(jié)構(gòu)簡單，安裝、拆卸方便，并可替代爆炸震源，其施工安全性得到保證，地震CT探測技術(shù)的效率得到提尚O
[0018]本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)錘頭的質(zhì)量、彈簧的參數(shù)、馬達(dá)的扭矩、沖擊行程的長短，以及墊板的材質(zhì)、厚度和傾斜角度，可產(chǎn)生不同能量和頻率及不同縱、橫波形式的震動(dòng)波。該震源能夠在巷道施工的任意角度鉆孔內(nèi)激發(fā)震動(dòng)波，能夠長期穩(wěn)定、可控地激發(fā)震動(dòng)波。由于采用機(jī)械方式產(chǎn)生震動(dòng)波，其施工安全性得到保證，地震CT探測技術(shù)的效率得到提高，能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊礦壓和和其他一些動(dòng)力顯現(xiàn)預(yù)測預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和常態(tài)化。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的套筒固定結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0021]圖3是本實(shí)用新型的套筒固定結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0022]圖4是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0023]圖中:1馬達(dá)、2離合器、3滾筒、4底座、5鋼絲繩、6第一滑輪、7壓板、8端蓋、9驅(qū)動(dòng)絲桿、10滑塊、11套筒、12彈簧、13第二滑輪、14導(dǎo)向銷、15錘頭、16墊板、17錨桿或錨索的端頭、18支架體、19連接件、20伸縮缸、21推桿、22抓鉤。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0025]實(shí)施例一。
[0026]如圖1-3所示。
[0027]一種利用彈簧激發(fā)的井下煤層地震CT探測用可控震源，它主要由套筒、彈簧擊打機(jī)構(gòu)和動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成，彈簧擊打機(jī)構(gòu)安裝在套筒11內(nèi)，套筒11通過壓板7和端蓋8固定在所巷道內(nèi)需要進(jìn)行檢測位置所鉆的孔內(nèi)，端蓋8固定在套筒11的端面上，壓板7既可通過巷道中的錨桿或錨索的端頭17固定(圖1、2)，也可通過支架體18上的連接件19固定(圖3所示)，壓板7壓緊端蓋8，從而將套管11固定在鉆孔中固定安裝在巷道壁上所鉆的孔中，彈簧擊打機(jī)構(gòu)包括彈簧12、錘頭15和墊板16，墊板16的一端插裝在套筒11中，另一端位于套筒11外與所鉆孔的底部相抵，彈簧12驅(qū)動(dòng)錘頭15擊打墊板16，墊板16位于套筒外的一端擊打孔底從而在煤層中產(chǎn)生可控震動(dòng)波，錘頭15上設(shè)有導(dǎo)向槽，通過安裝在套筒11上的導(dǎo)向銷14實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；為了使錘頭在非激發(fā)狀態(tài)下始終將墊板頂住孔底，具體實(shí)施時(shí)最好在套筒11的進(jìn)口端中安裝一個(gè)用于使彈簧12在非激發(fā)狀態(tài)下始終推動(dòng)錘頭15抵住墊板16的滑塊10，滑塊10連接有驅(qū)動(dòng)絲桿9，驅(qū)動(dòng)絲桿9的一端伸出套筒11外與驅(qū)動(dòng)裝置相連。動(dòng)力機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)錘頭15壓縮彈簧12，使錘頭15處于激發(fā)狀態(tài)。本實(shí)施例采用的動(dòng)力機(jī)構(gòu)如圖1所示，它采用的是位于套筒11外的外置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力機(jī)構(gòu)，外置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括馬達(dá)1，馬達(dá)I通過固定在底座4上，底座4通過巷道中錨桿或錨索的端頭17固定，或通過支架體18上的連接件19固定，馬達(dá)I通過離合器2與滾筒3相連，滾筒3上繞裝有鋼絲繩5 ;鋼絲繩5的一端固定在滾筒上，另一端經(jīng)過端蓋8上安裝的第一滑輪6后穿過滑塊10再繞過錘頭15上安裝的第二滑輪13，最后再次穿過滑塊10后固定在端蓋8上，離合器2吸合，馬達(dá)I帶動(dòng)滾筒3轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒3將鋼絲繩5收繞在滾筒3上，從而帶動(dòng)錘頭15壓縮彈簧12，使錘頭15處于激打狀態(tài)，離合器2松開，滾筒3自由旋轉(zhuǎn)，將繞在滾筒3上的鋼絲繩5釋放，錘頭15在彈力作用下?lián)舸驂|板16產(chǎn)生所需的震動(dòng)；所述的馬達(dá)I為氣動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)。
[0028]本實(shí)施例的震源產(chǎn)生方法為:
[0029]一種利用彈簧激發(fā)的井下煤層地震CT探測用可控震動(dòng)波產(chǎn)生方法，它包括以下步驟:
[0030]首先，在巷道中施工鉆孔，孔深應(yīng)與套筒直徑和長度相配，孔的直徑和長度最好略小于套筒的直徑和長度，通過擠壓的方式將套筒固定在所鉆的孔中；
[0031]其次，通過壓板7壓緊端蓋8，將套管11固定在鉆孔中；
[0032]第三，通過手動(dòng)或機(jī)動(dòng)使絲桿9推動(dòng)滑塊10移動(dòng)，壓迫彈簧12推動(dòng)錘頭15頂緊墊板16，墊板16抵緊鉆孔底部；
[0033]第四，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)I驅(qū)動(dòng)鋼絲繩5拉動(dòng)錘頭15壓迫彈簧12，使錘頭15處于激發(fā)狀態(tài)；
[0034]第五，啟動(dòng)離合器2動(dòng)作，滾筒自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，在彈力的作用下，釋放錘頭15擊打緊貼鉆孔底部的墊板