一種直徑可調的鑽孔應力計的製作方法

2023-04-26 19:00:31

專利名稱：一種直徑可調的鑽孔應力計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器技術領域，特別是一種用於監測礦山採動應力的直徑可調的鑽孔應力計。
背景技術：
在煤礦等礦山領域，礦體的開挖必然引起原巖應力場的重新分布，新的應力場分布狀態對巷道及採場穩定性起到重要影響作用，準確把握圍巖應力演化規律對維護開採空間的安全性具有重要意義。目前用於測試圍巖應力的鑽孔應力計均為固定直徑的，如煤礦領域應用最為普遍的為與Φ42πιπι的鑽孔相匹配的鑽孔應力計，但固定的直徑並不能充分滿足現場要求。例如，在巖石或硬煤中鑽孔時，為了匹配這種直徑較小的鑽孔應力計，採用的鑽機往往因功率小，沒有足夠的動力和有效的排粉結構而無法長距離鑽進，當鑽孔位置處於高應力區域或富水區時，鑽進、排粉將更為困難，類似情況下往往需要大功率鑽機配大直徑鑽頭鑽進。然而，固定直徑的鑽孔應力計只適應與其直徑相匹配的鑽孔，高應力區、富水區鑽進的大孔徑，使用這種直徑不可變鑽孔應力計，將造成不耦合係數過大，打壓後的應力計外圍仍然不能與孔壁耦合接觸，因而不能真實的反映該處應力變化，測試數據無效。
發明內容為了解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種直徑可調的鑽孔應力計，可以適用於孔徑為Φ42πιπι Φ75πιπι的鑽孔。為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案一種直徑可調的鑽孔應力計，它包括感壓裝置、壓力-頻率轉換器和注油嘴；所述感壓裝置包括壓力枕、一級包裹體、 二級包裹體、三級包裹體和四級包裹體；所述壓力枕的尾部連接有導壓管，該導壓管的另一端和所述壓力-頻率轉換器的一端接通；所述壓力-頻率轉換器的另一端連接有信號電纜； 在所述壓力-頻率轉換器側向連接有所述注油嘴。所述壓力枕呈扁平狀，外部邊角均呈圓弧形，內部為一空腔；兩個所述一級包裹體對稱設於所述壓力枕的兩側，所述一級包裹體為半圓體狀，內表面中部均設有凹槽，該凹槽與所述壓力枕外表面相匹配，所述一級包裹體的外表面均設有兩條U型凹槽；兩個所述二級包裹體對稱設於所述一級包裹體的外側，所述二級包裹體呈半圓環體狀，其內表面均設有兩條U型凸起，該U型凸起與所述U型凹槽相匹配；所述二級包裹體與三級包裹體之間、所述三級包裹體與四級包裹體之間的匹配方式相同於所述一級包裹體與二級包裹體的匹配方式。所述一級包裹體的尾部連接有安裝插頭，該安裝插頭呈「Τ」字型，其所處平面與所述壓力枕所處平面相互平行。所述注油嘴的一端通過注油管與所述壓力-頻率轉換器的一側連接並接通；所述注油嘴的另一端設有單向閥；所述注油嘴的一側設有油管接頭。所述一級包裹體的外表面圓弧部分半徑為17mm 19mm ；所述二級包裹體、三級包裹體及四級包裹體的橫截面徑向厚度均為5mm。在所述一級包裹體、二級包裹體、三級包裹體及四級包裹體的外表面都設有兩條橫向環形凹槽。本實用新型的有益效果是通過在壓力枕兩側添加不同級別的包裹體，可依據現場鑽孔直徑設定感壓裝置的合理直徑，使得包裹體的外表面在壓力枕加壓後充分接觸鑽孔內壁，從而有效反映巖體的相對應力變化。包裹體的內、外表面設置了軸向條形凸起或凹槽，可限制包裹體之間的環向錯動。同時，在每個包裹體外表面設置了橫向條形凹槽，可利用鐵絲或橡膠圈在凹槽位置施加環向約束，限制包裹體之間的軸向錯動。該直徑可調鑽孔應力計具有結構簡單、易批量生產、成本低、安裝簡便等優點。

圖1是本實用新型結構示意圖。圖2是圖1中感壓裝置(14)的側視結構示意圖。圖3為圖2A-A向剖視結構示意圖。圖4為圖3的結構分解圖。圖5為圖2B-B向剖視結構示意圖。附圖標號1、一級包裹體；2、二級包裹體；3、三級包裹體；4、四級包裹體；5、壓力枕；6、環形凹槽；7、導壓管；8、壓力-頻率轉換器；9、信號電纜；10、單向閥；11、油管接頭； 12、注油管；13、安裝插頭；14、感壓裝置；15、注油嘴；16、凹槽；17、U型凹槽；18、U型凸起。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型包括感壓裝置14、壓力-頻率轉換器8和注油嘴15， 所述的感壓裝置14包括壓力枕5、一級包裹體1、二級包裹體2、三級包裹體3和四級包裹體4 ；壓力枕5的尾部連接有導壓管7，該導壓管7的另一端和壓力-頻率轉換器8的一端接通；壓力-頻率轉換器8的另一端連接有信號電纜9 ；同時，在壓力-頻率轉換器8側向連接有注油嘴15。注油嘴15的一端通過注油管12與壓力-頻率轉換器8的一側連接並接通；所述的注油嘴15的另一端設有單向閥10 ；所述的注油嘴15的一側設有油管接頭10，可利用普通小型油泵通過輸油管向油管接頭11注油。一級包裹體1的尾部連接有安裝插頭13，安裝插頭13呈T字型，其所處平面與壓力枕5所處平面相互平行。在每個包裹體的外表面都設有兩條橫向環形凹槽6。如圖2、圖3、圖4所示，壓力枕5呈扁平狀，外部邊角均呈圓弧形，內部為一空腔； 該壓力枕5的兩側對稱設有兩個一級包裹體1，一級包裹體1呈現半圓體狀，內表面中部均設有凹槽16，凹槽16與壓力枕5外表面相匹配；一級包裹體1的外表面均設有兩條U型凹槽17，內表面均設有兩條U型凸起18 ；—級包裹體1的外側對稱設有兩個二級包裹體2，所述二級包裹體2呈半圓環體狀，其內表面均設有兩條U型凸起18，該U型凸起18與U型凹槽17相匹配，可確保一級包裹體1的外表面與二級包裹體2的內表面緊密接觸。二級包裹體2與三級包裹體3之間、三級包裹體3與四級包裹體4之間的匹配方式相同於一級包裹體1與二級包裹體2的匹配方式。一級包裹體1的外表面圓弧部分半徑為18mm ；二級包裹體2、三級包裹體3及四級包裹體4的橫截面徑向厚度均為5mm。以直徑為Φ 65mm的安裝鑽孔為例，該情況下只須使用前三級包裹體，具體實施方式
如下組裝感壓裝置14時，應由內向外依次進行，直至滿足鑽孔孔徑要求。組裝時，應保證相鄰包裹體一級包裹體1與二級包裹體2、二級包裹體2與三級包裹體3之間凹槽與凸起的緊密對接，然後在三級包裹體3外表面的兩條橫向凹槽內用鐵絲或橡膠套固定結實。使用時，利用安裝杆卡住安裝插頭13，將感壓裝置14緩緩送入直徑為Φ 65mm的盲孔預定位置，同時維持壓力枕5的水平狀態。然後利用常規小型油泵經由油管接頭10嚮導壓管7及壓力枕5內注入20號機油，待油壓表讀數達到5. OMPa時，停止注油，單向閥10將自動鎖死。最後，將電纜線9與後續的信號記錄設備相連接，並保持穩定供電，鑽孔應力計開始正常工作。
權利要求1.一種直徑可調的鑽孔應力計，其特徵在於，它包括感壓裝置(14)、壓力-頻率轉換器(8)和注油嘴(15)；所述感壓裝置(14)包括壓力枕 (5 )、一級包裹體(1)、二級包裹體(2 )、三級包裹體(3 )和四級包裹體(4 )；所述壓力枕(5 )的尾部連接有導壓管(7)，該導壓管(7)的另一端和所述壓力-頻率轉換器(8)的一端接通； 所述壓力-頻率轉換器(8)的另一端連接有信號電纜(9);在所述壓力-頻率轉換器(8)側向連接有所述注油嘴(15)。
2.根據權利要求1所述的一種直徑可調的鑽孔應力計，其特徵在於所述壓力枕(5) 呈扁平狀，外部邊角均呈圓弧形，內部為一空腔；兩個所述一級包裹體(1)對稱設於所述壓力枕(5)的兩側，所述一級包裹體(1)為半圓體狀，內表面中部均設有凹槽(16)，該凹槽(16)與所述壓力枕(5)外表面相匹配，所述一級包裹體(1)的外表面均設有兩條U型凹槽(17)；兩個所述二級包裹體(2)對稱設於所述一級包裹體(1)的外側，所述二級包裹體(2) 呈半圓環體狀，其內表面均設有兩條U型凸起(18)，該U型凸起(18)與所述U型凹槽(17) 相匹配；所述二級包裹體(2 )與三級包裹體(3 )之間、所述三級包裹體(3 )與四級包裹體(4 )之間的匹配方式相同於所述一級包裹體(1)與二級包裹體(2)的匹配方式。
3.根據權利要求1或2所述的一種直徑可調的鑽孔應力計，其特徵在於所述一級包裹體(1)的尾部連接有安裝插頭(13)，該安裝插頭(13)呈「T」字型，其所處平面與所述壓力枕(5)所處平面相互平行。
4.根據權利要求3所述的一種直徑可調的鑽孔應力計，其特徵在於所述注油嘴(15) 的一端通過注油管(12)與所述壓力-頻率轉換器(8)的一側連接並接通；所述注油嘴(15) 的另一端設有單向閥(10);所述注油嘴(15)的一側設有油管接頭(11)。
5.根據權利要求4所述的一種直徑可調的鑽孔應力計，其特徵在於所述一級包裹體 (1)的外表面圓弧部分半徑為17mm 19mm ；所述二級包裹體(2)、三級包裹體(3)及四級包裹體(4)的橫截面徑向厚度均為5mm。
6.根據權利要求5所述的一種直徑可調的鑽孔應力計，其特徵在於在所述一級包裹體(1)、二級包裹體(2)、三級包裹體(3)及四級包裹體(4)的外表面都設有兩條橫向環形凹槽(6)。
專利摘要一種直徑可調的鑽孔應力計，它包括感壓裝置(14)、壓力-頻率轉換器(8)和注油嘴(15)；所述感壓裝置(14)包括壓力枕(5)、一級包裹體(1)、二級包裹體(2)、三級包裹體(3)和四級包裹體(4)；所述壓力枕(5)的尾部連接有導壓管(7)，該導壓管(7)的另一端和所述壓力-頻率轉換器(8)的一端接通；所述壓力-頻率轉換器(8)的另一端連接有信號電纜(9)；在所述壓力-頻率轉換器(8)側向連接有所述注油嘴(15)。本實用新型鑽孔應力計的直徑可調，可以適用於不同孔徑的鑽孔。
文檔編號G01L1/00GK202182790SQ20112028802
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者夏永學, 彭永偉, 毛德兵, 潘俊鋒, 王書文, 藍航 申請人:天地科技股份有限公司