專利名稱：巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，特別是涉及一種用于監(jiān)測(cè)巖體、巷道圍巖內(nèi)部應(yīng)力的應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，工程中檢測(cè)應(yīng)力的傳感器和監(jiān)測(cè)儀種類較多，各具特色，各有其適用范圍，但是，對(duì)土木、水利、道路、礦山的開采及地下工程中巖體、巷道巖層內(nèi)部的應(yīng)力自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的儀器卻不多見，尤其是對(duì)高精度、大位移的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)幾乎是空白，例如，在煤炭開采中巷道圍巖內(nèi)部應(yīng)力突變引起的沖擊礦壓、煤炭回采時(shí)采掘?qū)ο锏理?底)板、煤柱等巖層內(nèi)部位移變化引起的冒頂、底臌、巖爆等引起的安全事故。至今尚缺少可靠的，能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、應(yīng)力檢測(cè)精度高的實(shí)時(shí)巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，包括油壓轉(zhuǎn)換器、變送器和采集儀，油壓轉(zhuǎn)換器包括承壓蓋板和油壓缸體，在油壓缸體上開設(shè)有油缸孔，油缸孔為盲孔，在油缸孔內(nèi)安裝有圓柱形的承壓柱塞，承壓柱塞與油缸孔的孔壁之間通過密封圈密封，承壓柱塞的上端與承壓蓋板連接，在油壓缸體上設(shè)置有第一油路，第一油路的內(nèi)端與油缸孔的下端連通；變送器包括變送器殼體和應(yīng)力傳感器，在變送器殼體內(nèi)開設(shè)有油腔，在變送器殼體上開設(shè)有與油腔連通的安裝孔，應(yīng)力傳感器通過安裝孔安裝在油腔內(nèi)，應(yīng)力傳感器與安裝孔孔壁之間密封設(shè)置，在變送器殼體上還開設(shè)有第二油路和第三油路，第二油路的內(nèi)端與油腔連通，第二油路的外端通過油管與油壓缸體上的第一油路外連通，第三油路的內(nèi)端與油腔連通，在第三油路上還設(shè)有截留閥門，應(yīng)力傳感器與采集儀連接。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其中所述承壓柱塞的上端與承壓蓋板為剛性連接或者鉸接。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其中所述油壓轉(zhuǎn)換器為圓柱形，承壓蓋板的上表面為圓弧面。通過將承壓蓋板的上表面設(shè)置為圓弧面，以使其能夠與巖孔孔壁相貼合。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其中所述承壓蓋板上還設(shè)置有圓弧形防護(hù)罩，防護(hù)罩覆蓋在承壓蓋板上，防護(hù)罩的前側(cè)下部覆蓋在油壓缸體的前側(cè)面上，防護(hù)罩的后側(cè)下部覆蓋在油壓缸體的后側(cè)面上。通過設(shè)置防護(hù)罩，能夠防止巖孔孔壁上掉落的巖石碎屑油壓缸體與承壓蓋板之間的間隙里，避免巖石碎屑阻礙承壓柱塞在油缸孔內(nèi)的滑動(dòng)，而導(dǎo)致測(cè)量誤差。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其中所述承壓柱塞的上端與承壓蓋板的中部連接。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其中所述油管為金屬管。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其中所述應(yīng)力傳感器與采集儀通過信號(hào)纜線連接。
本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明通過在油壓轉(zhuǎn)換器上設(shè)置承壓蓋板、與承壓蓋板連接的承壓柱塞以及油缸孔，在變送器上設(shè)置油腔和應(yīng)力傳感器，變送器上的油腔通過油管與油壓轉(zhuǎn)換器上的油缸孔連通，通過設(shè)置在變送器殼體上的第三油路向油腔內(nèi)注入壓力油，壓力油通過油管進(jìn)入油缸孔，將油缸孔內(nèi)安裝的承壓柱塞頂起，從而使承壓柱塞上端連接的承壓蓋板與巖孔壁緊密接觸，巖孔壁上的壓力依次通過承壓蓋板、承壓柱塞傳遞給壓力油，然后通過壓力油傳遞給安裝在油腔內(nèi)的應(yīng)力傳感器，應(yīng)力傳感器將采集到的信號(hào)傳遞給采集儀，從而得到巖體內(nèi)的應(yīng)力，由于該裝置是通過壓力油來傳遞壓力的，因此能夠?qū)崟r(shí)迅速準(zhǔn)確的檢測(cè)出微小的壓力變化。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀的主視剖視圖；圖2為本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀的俯視圖；圖3為本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀沿AA方向的剖視圖(承壓蓋板頂起)；圖4為本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀沿A-A方向的剖視圖(承壓蓋板落下)。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀包括油壓轉(zhuǎn)換器1、變送器2和采集儀3。結(jié)合圖4所示，油壓轉(zhuǎn)換器I呈圓柱形，包括油壓缸體102和位于油壓缸體102上側(cè)的承壓蓋板101，在油壓缸體102的上側(cè)表面上開設(shè)有油缸孔103，油缸孔103為盲孔，在油缸孔103內(nèi)安裝有圓柱形的承壓柱塞104，承壓柱塞104與油缸孔103孔壁之間通過密封圈密封，承壓柱塞104的上端與承壓蓋板101的中部下端剛性連接或者鉸接。承壓蓋板101上還固定設(shè)置有圓弧形防護(hù)罩106，防護(hù)罩106覆蓋貼合在承壓蓋板101上，防護(hù)罩106的前側(cè)下部覆蓋在油壓缸體102的前側(cè)面上，防護(hù)罩106的后側(cè)下部覆蓋在油壓缸體102的后側(cè)面上。在油壓缸體102上設(shè)置有第一油路105，第一油路105的內(nèi)端與油缸孔103的下端連通。變送器2包括變送器殼體201和應(yīng)力傳感器202，在變送器殼體201內(nèi)設(shè)置有油腔203，在變送器殼體201的上端面上開設(shè)有與油腔203連通的安裝孔204，應(yīng)力傳感器202通過安裝孔204安裝在油腔203內(nèi)，應(yīng)力傳感器202與安裝孔204孔壁之間密封設(shè)置，本實(shí)施例中通過密封圈密封,也可以通過過盈配合實(shí)現(xiàn)密封。在變送器2殼體上還開設(shè)有第二油路205和第三油路206，第二油路205的內(nèi)端與油腔203連通，第二油路205的外端通過油管接頭和油管4與油壓缸體102上的第一油路105的外端連通，第三油路206的內(nèi)端與油腔203連通，在第三油路206上還開設(shè)有截留閥門207，應(yīng)力傳感器202與采集儀3通過信號(hào)纜線5連接，當(dāng)然也可以采用無線連接等其他信號(hào)傳輸方式。本實(shí)施中油管4為金屬管，也可以采用橡膠管，油管4的耐壓值大于應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀的最大量程。。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀的工作過程為首先將巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀安裝在巖體或巷道圍巖上所鉆的巖孔內(nèi)，然后將油泵6與變送器2的第三油路206的外端連接，結(jié)合圖3所示，通過油泵6加壓使承壓柱塞104驅(qū)動(dòng)承壓蓋板101上升，觀察油泵6上油壓表讀數(shù)，當(dāng)油壓值由零突然增加時(shí)，表明承壓蓋板101與巖孔壁緊密接觸，再關(guān)閉截留閥門207并取下油泵6，當(dāng)巖孔壁的壓力傳遞到承壓蓋板101上時(shí)，巖孔壁的壓力通過承壓柱塞104和油缸孔103、第一油路105、油管4、第二油路205、油腔203內(nèi)的壓力油傳遞到應(yīng)力傳感器202，應(yīng)力傳感器202將應(yīng)力信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)通過信號(hào)纜線5傳送到采集儀3。當(dāng)油管4為金屬管時(shí)，可以直接通過油管4將油壓轉(zhuǎn)換器I送入巖孔內(nèi)，如果油管4采用較軟的橡膠管時(shí)，可以通過輔助推桿將油壓轉(zhuǎn)換器I送入巖孔內(nèi)。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀既可監(jiān)測(cè)巖層內(nèi)部應(yīng)力，也可監(jiān)測(cè)應(yīng)力變化速率，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下巷道頂板及圍巖體巖層應(yīng)力遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。當(dāng)應(yīng)力變化速率超過安全界限時(shí)，系統(tǒng)可從地面監(jiān)控總站實(shí)施對(duì)井下巷道自動(dòng)報(bào)警，避免因偏幫、頂板冒落、沖擊礦壓引起的安全事故。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀將巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)換為油壓力，通過應(yīng)力傳感器檢測(cè)油壓力，從而得到巷道圍巖應(yīng)力，本巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀的承壓柱塞可在油缸孔內(nèi)上升，使承壓蓋板與圍巖孔壁緊密接觸，因而能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出微小的壓力變化。以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其特征在于包括油壓轉(zhuǎn)換器(I)、變送器(2)和采集儀(3)，所述油壓轉(zhuǎn)換器(I)包括承壓蓋板(101)和油壓缸體(102)，在油壓缸體(102)上開設(shè)有油缸孔(103)，所述油缸孔(103)為盲孔，在所述油缸孔(103)內(nèi)安裝有圓柱形的承壓柱塞(104)，承壓柱塞(104)與油缸孔(103)孔壁之間通過密封圈密封，承壓柱塞(104)的上端與承壓蓋板(101)連接，在油壓缸體(102)上設(shè)置有第一油路(105)，所述第一油路(105)的內(nèi)端與油缸孔(103)的下端連通，所述變送器(2 )包括變送器殼體(201)和應(yīng)力傳感器(202 )，在變送器殼體(201)內(nèi)開設(shè)有油腔(203 )，在變送器殼體(201)上開設(shè)有與油腔(203 )連通的安裝孔(204)，所述應(yīng)力傳感器(202 )通過安裝孔(204 )安裝在油腔(203 )內(nèi)，所述應(yīng)力傳感器(202 )與安裝孔(204 )孔壁之間密封設(shè)置，在變送器(2)殼體上還開設(shè)有第二油路(205)和第三油路(206)，所述第二油路(205)的內(nèi)端與油腔(203)的外端連通，第二油路(205)的外端通過油管(4)與油壓缸體(102)上的第一油路(105)連通，所述第三油路(206)的內(nèi)端與油腔(203)連通，在第三油路(206)上還設(shè)有截留閥門(207)，所述應(yīng)力傳感器(202)與所述采集儀(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述承壓柱塞(104)的上端與承壓蓋板(101)為剛性連接或者鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述油壓轉(zhuǎn)換器(I)為圓柱形，所述承壓蓋板(101)的上表面為圓弧面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述承壓蓋板(101)上還設(shè)置有圓弧形防護(hù)罩(106)，所述防護(hù)罩(106)覆蓋在承壓蓋板(101)上，所述防護(hù)罩(106)的前側(cè)下部覆蓋在油壓缸體(102)的前側(cè)面上，所述防護(hù)罩(106)的后側(cè)下部覆蓋在油壓缸體(102)的后側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述承壓柱塞(104)的上端與承壓蓋板(101)的中部連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述應(yīng)力傳感器(202)與所述采集儀(3 )通過信號(hào)纜線(5 )連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)巖體、巷道圍巖內(nèi)部應(yīng)力的應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀，包括油壓轉(zhuǎn)換器、變送器和采集儀，油壓轉(zhuǎn)換器包括承壓蓋板和油壓缸體，在油壓缸體上開設(shè)有油缸孔，在油缸孔內(nèi)安裝有圓柱形的承壓柱塞，承壓柱塞的上端與承壓蓋板連接，在油壓缸體上設(shè)置有與油缸孔的下端連通的第一油路；變送器包括變送器殼體和應(yīng)力傳感器，在變送器殼體內(nèi)開設(shè)有油腔，應(yīng)力傳感器通過安裝孔安裝在油腔內(nèi)，在變送器殼體上還開設(shè)有與油腔連通的第二、第三油路，第二油路通過油管與第一油路連通，在第三油路上還開設(shè)有截留閥門，應(yīng)力傳感器與采集儀連接。本裝置能夠迅速準(zhǔn)確檢測(cè)出巖體內(nèi)的微小應(yīng)力變化。
文檔編號(hào)G01L1/00GK102998030SQ20121050463
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者劉慶, 毛靈濤 申請(qǐng)人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)