主動承壓式可定位鑽孔應力計的製作方法
2023-06-04 14:37:11
專利名稱：主動承壓式可定位鑽孔應力計的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於煤礦監測儀表。
背景技術：
我國大多數礦山的煤層與巖層都具有不同程度的衝擊傾向性，在一定的臨界深度下煤巖衝擊極為嚴重。儘管國內外學者在衝擊地壓發生機理、監測手段及控制技術等研究方面取得了重要進展，但還遠沒有從根本上解決其有效預測和防治問題。在衝擊地壓預測方面，由於對開採後上覆巖層運動變化規律及採場圍巖應力場的時空分布規律不清，開拓與回採的決策理論不完善，目前在衝擊地壓煤層的採掘設計基本上依靠統計經驗來決策。由於沒有把握複雜高應力和大埋深條件下的衝擊煤巖層破壞過程的內在本質規律，因而對衝擊地壓發生的時間、地點及強度等沒有達到定量預計的程度。以應力相對變化規律為核心的監測與分析是衝擊危險預測的本質。在動態應力範圍、高應力區應力相對變化的定量觀測方面，還沒有形成系統、可靠的觀測方法，特別是深井條件下，巖層的軟化作用明顯，其應力變化規律發生了根本變化，因此很需要檢測儀器對衝擊煤巖層破壞過程進行監測。目前普遍使用一種鑽孔應力計觀測巖體的應力狀態。這種鑽孔應力計的構造是，在一個封閉的柔性體中灌入液壓油，柔性體置入鑽孔中，柔性體上設有液壓傳感器，液壓傳感器連接到孔外的壓力監測儀上；鑽孔應力變化時從壓力監測儀上記錄輸出應力數據，得出相對變化規律。由於這種鑽孔應力計採用柔性加載體，來壓時反應慢，無法立即觀測到巖體的應力狀態，而且時間久了容易出現漏液、壓力開始下降，數據不準；再就是測量得到的數據是柔性體受壓面垂直方向的應力，由於置入鑽孔時無法確定受壓面的方向，所以得到的數據反應不出真實的巖體應力狀態，對衝擊地壓的防治只能作參考；例如，要想測垂直方向的壓力時，一旦應力計受壓面處於水平方向，巖體的應力狀態就測不出來，錯過對衝擊地壓的防治機會，造成礦井事故。
實用新型內容本實用新型的目的是針對現有鑽孔應力計的不足，設計一種主動承壓式可定位鑽孔應力計。技術方案是，一種主動承壓式可定位鑽孔應力計，它包括一個柱狀殼體,柱狀殼體內充滿膏狀油脂，柱狀殼體的一端設有活塞，另一端設有彈性感應體，彈性感應體上設有應變片，柱狀殼體的一側設有剛性承載件，剛性承載件伸入柱狀殼體中，剛性承載件與柱狀殼體接觸部位應密封接觸；在柱狀殼體上固定一個角度傳感器。為了使上述鑽孔應力計在使用中得到保護並且能順利推入鑽孔深部，它還包括一個帶有錐頭的外殼。本實用新型的使用方法是第一步，首先將本實用新型的主動承壓式可定位鑽孔應力計捆綁在竿子上，用竿子推入鑽孔中，到達設定深度，將角度傳感器的信號線與角度測量儀連接，轉動竿子並通過角度測量儀觀測轉動角度，使剛性承載件的受壓軸線與預知設計的受壓方向一致，加以固定;第二步，將應變片的信號線與壓力監測儀連接；然後給加壓活塞施壓，使膏狀油脂壓縮，推動剛性承載件伸出，從而使剛性承載件貼緊鑽孔壁，且給定一個初始壓力值後停止施壓，安裝完畢；第三步，隨著時間的推移，巖層發生變形，剛性承載件被壓入柱狀殼體內，使膏狀油脂壓縮，從而對彈性感應體施壓，彈性感應體受壓變形，應變片發出變形信號，壓力監測儀連續記錄並輸出變形數據，從而獲得巖體內預知方向的應力變化規律。本實用新型的積極效果是1、由於該儀器具有主動承壓功能，能及時判定動應力的變化規律，全程動態定量監測危險區域的應力變化情況，為衝擊危險預測預防提供可靠的數據。2、根據應力計安裝方位，可對預知方向的應力變化進行連續觀測，便於對衝擊地壓有針對性的預防。
以下結合
本實用新型的實施。圖1是本實用新型實施例的結構及使用狀態示意圖。圖例說明，1-柱狀殼體，2-膏狀油脂，3-活塞，4-彈性感應體，5-應變片，6_剛性承載件，7-角度傳感器，8-信號線，9-壓力監測儀，10-角度測量儀，11-鑽孔，12-外殼。
具體實施方式
如圖1所示，一種主動承壓式可定位鑽孔應力計，它包括柱狀殼體1，柱狀殼體I內充滿膏狀油脂2，柱狀殼體2的一端設有活塞3，另一端設有彈性感應體4，彈性感應體4上設有應變片5，柱狀殼體I的一側設有剛性承載件6，剛性承載件6伸入柱狀殼體I中，剛性承載件6與柱狀殼體I接觸部位應密封接觸；它在柱狀殼體I上固定有角度傳感器7。為了使上述鑽孔應力計在使用中得到保護並且能順利推入鑽孔深部，它還包括一個帶有錐頭的外殼12。本實用新型的使用方法是，第一步，首先將本實用新型的主動承壓式可定位鑽孔應力計捆綁在竿子上，用竿子推入鑽孔11中，到達設定深度，將角度傳感器7的信號線與角度測量儀10連接，轉動竿子並通過角度測量儀10觀測轉動角度，使剛性承載件6的受壓軸線與預知的受壓方向一致，加以固定；第二步，將應變片5的信號線8與壓力監測儀9連接；然後給加壓活塞3施壓，使膏狀油脂2壓縮，推動剛性承載件6伸出，從而使剛性承載件6貼緊鑽孔11壁面，且給定一個初始壓力值後停止施壓，安裝完畢；第三步，隨著時間的推移，巖層發生變形，剛性承載件6被壓入柱狀殼體I內，使膏狀油脂2壓縮，從而對彈性感應體4施壓，彈性感應體4受壓變形，應變片5發出變形信號，壓力監測儀9連續記錄並輸出變形數據，從而獲得巖體內預知方向的應力變化規律。
權利要求1.一種主動承壓式可定位鑽孔應力計，其特徵在於，它包括一個柱狀殼體，柱狀殼體內充滿膏狀油脂，柱狀殼體的一端設有活塞，另一端設有彈性感應體，彈性感應體上設有應變片，柱狀殼體的一側設有剛性承載件，剛性承載件伸入柱狀殼體中，剛性承載件與柱狀殼體接觸部位應密封接觸；在柱狀殼體上固定有角度傳感器。
2.如權利要求1所述的主動承壓式可定位鑽孔應力計，其特徵在於，它還包括一個帶有錐頭的外殼。
專利摘要本實用新型公開了一種主動承壓式可定位鑽孔應力計，它包括一個柱狀殼體，柱狀殼體內充滿膏狀油脂，柱狀殼體的一端設有活塞，另一端設有彈性感應體，彈性感應體上設有應變片，柱狀殼體的一側設有剛性承載件，剛性承載件伸入柱狀殼體中，剛性承載件與柱狀殼體接觸部位應密封接觸；在柱狀殼體上固定有角度傳感器。本實用新型具有主動承壓功能，能及時判定動應力的變化規律，全程動態定量監測危險區域的應力變化情況，為衝擊危險預測預防提供可靠的數據。並且可根據應力計安裝方位，可對某個方向的應力變化進行連續觀測，進一步確定力的方向，便於對衝擊地壓有針對性的預防。
文檔編號G01L1/02GK202869713SQ201220526699
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者潘立友, 王學水 申請人:山東科技大學