用于安裝鉆孔應(yīng)力計的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖體力學(xué)參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于安裝鉆孔應(yīng)力計的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巷道作為井下重要的運輸通道和工作空間，其穩(wěn)定狀況直接影響到礦井的正常生產(chǎn)及工人的生命安全。礦井中制約巷道圍巖穩(wěn)定的因素除了煤巖本身松軟破碎外，更關(guān)鍵的因素就是掘采擾動，尤其是采煤工作面超前采動應(yīng)力的破壞。因此，在井下掘進開采工作中，如何防止巷道頂板的失穩(wěn)及支護結(jié)構(gòu)的失效就成為選擇支護方式和參數(shù)設(shè)計時所需考慮的主要因素，因此通過跟蹤觀測超前采動應(yīng)力變化情況從而得到其演化規(guī)律也就顯得尤為重要。
[0003]目前，通常采用鉆孔應(yīng)力計監(jiān)測隧道、礦井等巖土工程工作面的前方應(yīng)力變化情況，具體步驟如下:首先在巷道壁上鉆取合適孔徑的鉆孔，待鉆孔完成后，將鉆孔應(yīng)力計部分與注漿管綁定，推送注漿管直至距孔底一定距離，然后采用封孔材料進行封孔，完成封孔后利用高壓水槍進行水泥灌漿，待水泥固化后開始應(yīng)力監(jiān)測，用于傳輸信號的電纜與鉆孔應(yīng)力計相連，以便輸出應(yīng)力信號。該方法簡單易行，但卻還存在以下不足，使得鉆孔應(yīng)力計的安裝失敗率居高不下:
[0004]1.為了保證應(yīng)力監(jiān)測的真實性與準(zhǔn)確性，通常需要使應(yīng)力計的受力部位(即應(yīng)力片所在的位置)垂直于鉆孔向上，從而使上覆巖層壓力能豎直作用在受力部位。而利用注漿管推送應(yīng)力計時難免會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，安裝完成后并不能保證受力部位的垂直度，嚴(yán)重影響監(jiān)測效果。
[0005]2.采用該方法安裝該應(yīng)力計時，并沒有將應(yīng)力信號輸出到外接設(shè)備的電纜進行規(guī)整，安裝時電纜常與鉆孔孔口發(fā)生摩擦，而且電纜也極可能被注漿管壓住，長此以往會造成電纜嚴(yán)重破損不能傳送監(jiān)測信號。
[0006]3.由于通常使用膠帶纏繞綁定應(yīng)力計與注漿管，有可能造成推送過程中應(yīng)力計與注漿管脫落分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服利用傳統(tǒng)方法安裝鉆孔應(yīng)力應(yīng)力計后上覆巖層壓力不能豎直作用在受力部位、應(yīng)力計易脫落、電纜易破損等缺點，提供一種用于安裝鉆孔應(yīng)力計的裝置及基于該裝置安裝鉆孔應(yīng)力計的方法，保證應(yīng)力計的受力部位垂直度，且有效減少電纜損耗，延長電纜的使用壽命。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:用于安裝鉆孔應(yīng)力計的裝置，包括主注漿管、線扣螺栓、螺栓垂直儀及輔注漿管，所述主注漿管與輔注漿管的結(jié)構(gòu)相同，所述主注漿管包括中空結(jié)構(gòu)的主管道，主管道前端設(shè)有中空的插接管，所述插接管的孔徑小于主管道的孔徑，插接管側(cè)壁及主管道尾部側(cè)壁上分別設(shè)有一組螺紋孔，每組螺紋孔的數(shù)目為至少兩個，通過螺栓將待安裝的鉆孔應(yīng)力計固定在主注漿管的插接管中，并通過螺栓將輔注漿管的插接管固定在主注漿管主管道的尾部，所述螺栓垂直儀固定于輔注漿管的主管道尾部的螺紋孔中，除輔注漿管主管道尾部的螺紋孔外，固定在其他每組螺紋孔中的至少一個螺栓為線扣螺栓;所述線扣螺栓包括螺栓本體及固定在螺栓本體端面上的線扣，所述線扣用于固定卡套電纜;所述螺栓垂直儀包括螺栓本體及固定在螺栓本體端面上的垂直儀。
[0009]具體的，還包括多個中間注漿管，所述中間注漿管的結(jié)構(gòu)與主注漿管的結(jié)構(gòu)相同，依次連接在主注漿管和輔注漿管之間。
[0010]進一步的，所述插接管的螺紋孔的個數(shù)為兩個，且對稱設(shè)置;主管道尾部的螺紋孔個數(shù)也為兩個，且對稱設(shè)置。
[0011]優(yōu)選的，每組螺紋孔中的線扣螺栓的個數(shù)為一個，各個線扣螺栓位于同一水平線上。
[0012]進一步的，所述垂直儀上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)垂直線和實際測量線，所述標(biāo)準(zhǔn)垂直線為固定的，所述實際測量線隨著實際測量的垂直角度而旋轉(zhuǎn)，垂直儀還包括能夠?qū)崟r顯示垂直度的數(shù)字顯示單元，所述螺栓垂直儀還包括電源及與電源相連的LED燈，所述LED燈設(shè)置于垂直儀的數(shù)字顯示單元的上方。
[0013]具體的，所述注漿管的長度范圍為1.5?2m，其中，插接管與主管道的比例范圍為1:15?1:20。
[0014]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是基于上述用于安裝鉆孔應(yīng)力計的裝置而安裝鉆孔應(yīng)力計的方法，包括以下步驟:
[0015]A.根據(jù)試驗要求，在巷道內(nèi)鉆取合適尺寸的鉆孔；
[0016]B.使用線扣螺栓將待安裝的鉆孔應(yīng)力計與主注漿管的插接部緊固連接，并使待安裝的鉆孔應(yīng)力計的受力部位垂直于鉆孔向上；
[0017]C.將電纜扣入線扣中，調(diào)節(jié)線扣螺栓的角度使電纜在拉直的情況下能平行于注漿管；
[0018]D.推送該注漿管，直至該注漿管后端接近鉆孔孔口，將螺栓垂直儀固定在該注漿管尾部調(diào)整垂直度，旋轉(zhuǎn)注漿管直至儀表中實際測量線與標(biāo)準(zhǔn)垂直線重合，即數(shù)字顯示單元中顯示讀數(shù)為90°，調(diào)整完成后，卸下螺栓垂直儀，接入后續(xù)注漿管；
[0019]E.將后續(xù)注漿管的插接部插入到前一注漿管主管道中，利用線扣螺栓固定二者，重復(fù)步驟C及D，直至將鉆孔應(yīng)力計送至鉆孔內(nèi)指定位置；
[0020]F.選擇合適封孔材料填充鉆孔孔口處注漿管與鉆孔之間的間隙，使注漿管不再發(fā)生任何位置與角度變化。
[0021]具體的，步驟D中的后續(xù)注漿管包括中間注漿管及輔注漿管。
[0022]進一步的，所述步驟B和步驟C之間還包括使用膠帶纏繞鉆孔應(yīng)力計及主注漿管。
[0023]具體的，其特征在于，步驟D中所述數(shù)字顯示單元的讀數(shù)允許誤差范圍為±1°。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:該裝置結(jié)構(gòu)簡單，方法易于操作，通過該裝置和方法優(yōu)化現(xiàn)有鉆孔應(yīng)力計的安裝方式，使得該應(yīng)力計能夠順利、有效地安裝到孔內(nèi)指定位置，保證應(yīng)力計安裝的穩(wěn)定程度，防止其脫落，有效提高鉆孔應(yīng)力計安裝成功率與精確度，并能保證在安裝過程中電纜無磨損。本發(fā)明適用于安裝鉆孔應(yīng)力計。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明使用時的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明中注漿管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明中線扣螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明中螺栓垂直儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中，I為主注漿管，11為螺紋孔，12為主管道，13為插接管，2為線扣螺栓，21為螺栓本體，22為線扣，3為螺栓垂直儀，31為垂直儀，311為數(shù)字顯示單元，312為標(biāo)準(zhǔn)垂直線，313為實際測量線，4為待安裝的鉆孔應(yīng)力計，41為待安裝的鉆孔應(yīng)力計的受力部位，5為電纜，6為輔注漿管。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0031]如圖1及2所示，本發(fā)明的用于安裝鉆孔應(yīng)力計的裝置，包括主注漿管1、線扣螺栓
2、螺栓垂直儀3及輔注漿管6，所述主注漿管I與輔注漿管6的結(jié)構(gòu)相同，所述主注漿管I包括中空結(jié)構(gòu)的主管道12，主管道12前端設(shè)有中空的插接管13，所述插接管13的孔徑小于主管道12的孔徑，具體而言，可以只設(shè)定插接管的外徑小于主管道12的外徑，此外，還可以同時控制插接管的內(nèi)徑小于主管道12的內(nèi)徑。插接管13側(cè)壁及主管道12尾部側(cè)壁上分別設(shè)有一組螺紋孔。通過螺栓將待安裝的鉆孔應(yīng)力計固定在主注漿管I的插接管13中，并通過螺栓將輔注漿管6的插接管13固定在主注漿管I主管道12的尾部，此處的螺栓可以為線扣螺栓，也可以為普通螺栓。所述螺栓垂直儀3固定于輔注漿管6的主管道12尾部的螺紋孔中，除該螺紋孔外，固定在其他每組螺紋孔中的至少一個螺栓為線扣螺栓2。本發(fā)明中，端指代端口，部指代一部分，尾部即主管道末尾的一部分。
[0032]由于巷道鉆孔是不斷推進的過程，因此優(yōu)選的，本裝置還包括多個中間注漿管，所述中間注漿管的結(jié)構(gòu)與主注漿管I的結(jié)構(gòu)相同，依次連接在主注漿管I和輔注漿管6之間，SP將中間注漿管的插接部插入到主注漿管I的尾部，而后利用螺栓進行固定，將另一中間注漿管的插接部插接到前一中間注漿管的尾部，依次設(shè)置各個中間注漿管，最后將輔注漿管的插接部插接到中間注漿管的尾部。
[0033]每組螺紋孔的個數(shù)為一個就可以實現(xiàn)固定作用，螺紋孔的主要作用是用于線扣與垂直儀的安裝，固定只是其次要作用，優(yōu)選為一個，如此一來，在輔注漿管的尾部的螺紋孔中固定螺栓垂直儀，而在其他螺紋孔中都安裝線扣螺栓。然而，為了增強固定力，提高固定效果，也可以設(shè)置每組螺紋孔有多個，如插接管的螺紋孔的個數(shù)為兩個，且對稱設(shè)置;主管道尾部的螺紋孔個數(shù)也為兩個，且對稱設(shè)置，即插接管13側(cè)壁及主管道尾部側(cè)壁的螺紋孔對應(yīng)設(shè)置，以便主注漿管、中間注漿管或輔注漿管依次連接。主管道尾部的螺紋孔可以和插接管上的螺紋孔不一樣，但優(yōu)選的是同樣規(guī)格，以便節(jié)約制造成本，且增強安裝便利性及連接固定力。每組螺紋孔中的線扣螺栓的個數(shù)為一個，以便節(jié)約成本，如注漿管上側(cè)壁的螺紋孔用的是線扣螺栓，