液壓傳力式鉆孔應(yīng)力計儀表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及礦用安全監(jiān)測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場，隨著采煤工作面的推進，在工作面前方和順槽外側(cè)一定范圍內(nèi)，存在動態(tài)變化的應(yīng)力場，這已在生產(chǎn)實踐中得到證實。從理論上，應(yīng)力場的范圍和應(yīng)力的大小可以通過力學(xué)手段分析得到。目前的動態(tài)變化的應(yīng)力場是用鉆孔應(yīng)力計檢測的。鉆孔應(yīng)力計的結(jié)構(gòu)是，在鉆孔中布置應(yīng)力傳感器，在鉆孔外布置二次儀表，二次儀表接收應(yīng)力傳感器的信號后，進行數(shù)據(jù)存儲或進一步處理，得到應(yīng)力場的變化數(shù)據(jù)。
[0003]由于現(xiàn)有的應(yīng)力傳感器大都是電阻應(yīng)變式或振弦式，在鉆孔中基本上屬于點接觸，只接收一個方向的壓力，安裝時無法保證方向的正確性，而且應(yīng)力傳感器與鉆孔接觸不密實，只能等鉆孔塌孔后才能感應(yīng)到壓力的變化，無法監(jiān)測到鉆孔煤壁應(yīng)力從彈性到塑性的變化過程，只有圍巖變形一定程度后才能起作用，被動接收圍巖對其的壓力，無法主動監(jiān)測圍巖的應(yīng)力變化。所以監(jiān)測結(jié)果只有定性參考價值，無法得到應(yīng)力場和應(yīng)力的動態(tài)變化過程，難以為采場礦壓預(yù)測預(yù)報、巷道布置、工作面支護設(shè)計、無煤柱開采等提供準(zhǔn)確的決策依據(jù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種煤礦用液壓傳力式鉆孔應(yīng)力計儀表，以及提供一種該儀表的使用操作方法，實現(xiàn)對采煤工作面前方和順槽鉆孔周圍圍巖應(yīng)力場的范圍大小及其動態(tài)變化過程進行主動承壓的實時監(jiān)測。
[0005]其技術(shù)方案如下:
[0006]—種液壓傳力式鉆孔應(yīng)力計儀表，它包括應(yīng)力傳感器和二次儀表，二次儀表接收應(yīng)力傳感器的信號，其特征在于，它還包括布置在孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊和布置在孔外的注液連接閥；所述的柔性承壓密封膠囊是一個帶有鋼絲層的能承受40MPa以上壓力的膠囊，膠囊的直徑能裝入鉆孔中，膠囊的前端設(shè)計為錐形頭，膠囊的后端設(shè)有快速接頭；所述的注液連接閥是一個三通閥，一端為注液口，另一端為兩個出液口，在注液口上設(shè)有錐形閥；柔性承壓密封膠囊通過高壓膠管與注液連接閥的一個出液口接通，應(yīng)力傳感器安裝在注液連接閥的另一個出液口上；注液連接閥的注液口上連接上手動液體壓力泵，通過手動液體壓力泵向鉆孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊注入一定壓力的乳化液，使承壓密封膠囊鼓起后與鉆孔壁耦合；當(dāng)圍巖變化時，乳化液壓力發(fā)生變化，通過高壓膠管將壓力傳遞到應(yīng)力傳感器上。
[0007]本實用新型的使用操作方法:
[0008]一、根據(jù)煤礦的實際地理地質(zhì)條件以及工作面的設(shè)計參數(shù)，制定監(jiān)測方案，確定在工作面順槽中的鉆孔位置和鉆孔深度；按照鉆孔位置和鉆孔深度施工鉆孔；
[0009]二、根據(jù)鉆孔深度，選擇相應(yīng)長度的高壓膠管，高壓膠管連接在柔性承壓密封膠囊的快速接頭上，然后用安裝桿將柔性承壓密封膠囊推入鉆孔的底部；
[0010]三、在孔外布置二次儀表和注液連接閥，將應(yīng)力傳感器導(dǎo)線連接二次儀表，并將應(yīng)力傳感器安裝在注液連接閥的一個出液口上，把高壓膠管另一端連接在注液連接閥的另一出液口上，再將手動液體壓力泵連接在注液連接閥的注液口上；
[0011]四、用手動液體壓力泵向鉆孔柔性承壓密封膠囊內(nèi)注入乳化液，當(dāng)二次儀表的壓力顯示到5Mpa時停止注液，使柔性承壓密封膠囊充分與鉆孔的孔壁耦合，等壓力穩(wěn)定后擰緊錐形閥，取下手動液體壓力泵，儀表進入工作狀態(tài)；
[0012]五、在采煤過程中，隨著采煤工作面的推進，工作面前方和順槽外側(cè)的應(yīng)力場發(fā)生動態(tài)變化，應(yīng)力傳感器根據(jù)壓力變化狀態(tài)產(chǎn)生變化信號，二次儀表接收應(yīng)力傳感器的變化信號后，進行數(shù)據(jù)存儲或進一步處理，通過通信設(shè)備將數(shù)據(jù)上傳至上位機，由上位機實時監(jiān)測應(yīng)力場的動態(tài)變化情況。
[0013]本實用新型的積極效果是:柔性承壓密封膠囊承壓大，在鉆孔圍巖擠壓時不會破裂失效。柔性承壓密封膠囊具有一定柔性，能與鉆孔的孔壁充分耦合，只要圍巖稍微發(fā)生變化，柔性承壓密封膠囊內(nèi)的乳化液就會傳遞壓力，應(yīng)力傳感器就有變化信號產(chǎn)生，就能采集到圍巖應(yīng)力場的范圍大小及其動態(tài)變化全過程。而且采集到的圍巖應(yīng)力無方向性，并以線性的壓力傳遞；可為采場的來壓預(yù)測預(yù)報、巷道布置、工作面超前支護設(shè)計、無煤柱開采等提供決策依據(jù)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的示意圖；
[0015]圖2是柔性承壓密封膠囊的構(gòu)造圖。
[0016]圖例說明，1-柔性承壓密封膠囊，2-快速接頭，3-高壓膠管，4-應(yīng)力傳感器，5-第一出液口，6-注液連接閥，7-手動液體壓力泵，8-錐形閥，9- 二次儀表，I O-橡膠內(nèi)層，11-鋼絲層，12-橡膠外層。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種液壓傳力式鉆孔應(yīng)力計儀表，它包括應(yīng)力傳感器4和二次儀表9，二次儀表9接收應(yīng)力傳感器4的信號；它還包括布置在鉆孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊I和布置在孔外的注液連接閥6 ;所述的柔性承壓密封膠囊I的構(gòu)造如圖2所示，它由橡膠內(nèi)層10、橡膠外層12和內(nèi)部的鋼絲層11組成，柔性承壓密封膠囊I能承受40MP以上的壓力，設(shè)計的直徑能裝入鉆孔中，前端設(shè)計為錐形頭，后端設(shè)有快速接頭2 ;所述的注液連接閥6是一個三通閥，第一個通口為注液口，另兩個出口為出液口，在注液口上設(shè)有錐形閥8 ;柔性承壓密封膠囊I通過高壓膠管3與注液連接閥6的第一出液口 5接通，應(yīng)力傳感器4安裝在注液連接閥6的第二出液口上；注液連接閥的錐形閥8上連接有手動液體壓力泵7，通過手動液體壓力泵7向鉆孔內(nèi)的承壓密封膠囊I注入一定壓力的乳化液，使柔性承壓密封膠囊I鼓起后與鉆孔壁耦合；當(dāng)圍巖變化時，乳化液壓力發(fā)生變化，通過高壓膠管3將壓力傳遞到應(yīng)力傳感器4上。
[0018]根據(jù)圖1進一步說明本實用新型的使用操作方法:
[0019]一、根據(jù)煤礦的實際地理地質(zhì)條件以及工作面的設(shè)計參數(shù)，制定監(jiān)測方案，確定在工作面順槽中的鉆孔位置和鉆孔深度；按照鉆孔位置和鉆孔深度施工鉆孔；
[0020]二、根據(jù)鉆孔深度，選擇相應(yīng)長度的高壓膠管3，高壓膠管3連接在柔性承壓密封膠囊I的快速接頭2上，然后用安裝桿將柔性承壓密封膠囊I推入鉆孔的底部。
[0021]三、在孔外布置好二次儀表9，將應(yīng)力傳感器4導(dǎo)線連接二次儀表9，并安裝在注液連接閥6的第二出液口上，把高壓膠管3連接在注液連接閥6的第一出液口 5上，將手動液體壓力泵7連接在注液連接閥6的錐形閥8上。
[0022]四、用手動液體壓力泵7向柔性承壓密封膠囊I注入乳化液，當(dāng)二次儀表9的壓力顯示到5Mpa時停止注液，使柔性承壓密封膠囊I充分與鉆孔的孔壁耦合，等壓力穩(wěn)定后擰緊錐形閥8，取下手動液體壓力泵7，儀表進入正常工作。
[0023]五、在采煤過程中，隨著采煤工作面的推進，工作面前方和順槽外側(cè)的應(yīng)力場發(fā)生動態(tài)變化，應(yīng)力傳感器4根據(jù)壓力變化狀態(tài)產(chǎn)生變化信號，二次儀表9接收應(yīng)力傳感器4的變化信號后，進行數(shù)據(jù)存儲或進一步處理，通過通信設(shè)備將數(shù)據(jù)上傳至上位機，由上位機實時監(jiān)測應(yīng)力場的動態(tài)變化情況。
【主權(quán)項】
1.一種液壓傳力式鉆孔應(yīng)力計儀表，它包括應(yīng)力傳感器和二次儀表，二次儀表接收應(yīng)力傳感器的信號，其特征在于，它還包括布置在孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊和布置在孔外的注液連接閥；所述的柔性承壓密封膠囊是一個帶有鋼絲層的能承受40MPa以上的膠囊，膠囊的直徑能裝入鉆孔中，膠囊的前端設(shè)計為錐形頭，膠囊的后端設(shè)有快速接頭；所述的注液連接閥是一個三通閥，一端為注液口，另一端為兩個出液口，在注液口上設(shè)有錐形閥；柔性承壓密封膠囊通過高壓膠管與注液連接閥的一個出液口接通，應(yīng)力傳感器安裝在注液連接閥的另一個出液口上；注液連接閥的注液口上連接上手動液體壓力泵，通過手動液體壓力泵向鉆孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊注入乳化液，使承壓密封膠囊鼓起后與鉆孔壁耦合；當(dāng)圍巖變化時，乳化液壓力發(fā)生變化，通過高壓膠管將壓力傳遞到應(yīng)力傳感器上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種液壓傳力式鉆孔應(yīng)力計儀表，它包括應(yīng)力傳感器和二次儀表，二次儀表接收應(yīng)力傳感器的信號，它還包括布置在孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊和布置在孔外的注液連接閥；通過手動液體壓力泵向鉆孔內(nèi)的柔性承壓密封膠囊注入一定壓力的乳化液，當(dāng)圍巖變化時，乳化液壓力發(fā)生變化，通過高壓膠管將壓力傳遞到應(yīng)力傳感器上，實現(xiàn)對采煤工作面前方和順槽鉆孔周圍圍巖應(yīng)力場的范圍大小及其動態(tài)變化過程進行主動承壓的實時監(jiān)測。
【IPC分類】G01L1-00
【公開號】CN204359470
【申請?zhí)枴緾N201420852114
【發(fā)明人】趙傳凱, 張海濤, 鄭梅, 范煒琳, 秦廣鵬, 王偉峰
【申請人】山東華碩能源科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月29日