一種測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計的制作方法
【專利摘要】一種測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計，包括空心金屬導(dǎo)軌、應(yīng)力感應(yīng)單元，應(yīng)力感應(yīng)單元包括數(shù)顯式壓力傳感器、三通接頭、環(huán)狀膨脹體、L型接頭、導(dǎo)壓管、單向閥和注油嘴；所述的環(huán)狀膨脹體套裝在空心金屬導(dǎo)軌上，通過L型接頭連接導(dǎo)壓管，導(dǎo)壓管的另一端經(jīng)三通接頭連接外部數(shù)顯式壓力傳感器和單向閥，單向閥的另一端連接注油嘴；所述的L型接頭和導(dǎo)壓管置于空心金屬導(dǎo)軌內(nèi)，L型接頭通過空心金屬導(dǎo)軌上的孔伸入空心金屬導(dǎo)軌內(nèi)與導(dǎo)壓管連接；空心金屬導(dǎo)軌上設(shè)有固定環(huán)狀膨脹體的圓形金屬擋板?？蓪崿F(xiàn)多點應(yīng)力同時測試，實時監(jiān)測應(yīng)力變化，其結(jié)構(gòu)簡單、裝置可重復(fù)使用、易于操作、穩(wěn)定性好、精度高，適應(yīng)礦井下復(fù)雜多變的作業(yè)環(huán)境。
【專利說明】一種測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種多點應(yīng)力計，尤其是一種適用于測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國資源開發(fā)的進(jìn)一步發(fā)展，開采作業(yè)不斷向深部轉(zhuǎn)移，礦山井巷將處于更高地應(yīng)力環(huán)境之中，并且由于采動空間內(nèi)原巖應(yīng)力平衡被采動活動破壞，巷道周圍的煤巖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，地應(yīng)力重新分布。巷道周圍，由于圍巖應(yīng)力作用使巷道圍巖發(fā)生變形，破壞和移動，頂板出現(xiàn)下沉冒落，兩幫內(nèi)鼓，支架受載和下縮、折損等礦壓顯現(xiàn)，也可能會出現(xiàn)煤與瓦斯突出、突水、沖擊地壓等動力現(xiàn)象。
[0003]由于巷道開挖后引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布，使其周邊范圍內(nèi)存在3個區(qū)域，即卸壓區(qū)(或松動圈)、應(yīng)力集中區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)。三個應(yīng)力區(qū)的劃分、測試和評價，直接決定了巷道圍巖的穩(wěn)定性，并為開采巷道布置和支護(hù)設(shè)計提供了理論依據(jù)。因此，測試和評價圍巖內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的分布及松動圈的范圍是圍巖觀測的主要內(nèi)容，是解決開采巷道布置和支護(hù)設(shè)計、沖擊地壓與煤與瓦斯突出預(yù)測和預(yù)防、承壓水上煤體安全開采等重大技術(shù)問題的依據(jù)。
[0004]到目前為止，國內(nèi)外對測試巷道圍巖松動圈范圍的方法研究已取得了很多成果，研發(fā)了聲波法、多點位移計法、地震波法、地質(zhì)雷達(dá)法，鉆孔攝像法等。利用的原理也各不相同，但對于井下實際測試往往會面臨種種缺點。聲波法測試時常用水作為介質(zhì)充滿鉆孔，由于圍巖裂隙的存在，現(xiàn)實情況很難實現(xiàn)，而且水壓不穩(wěn)定會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。多點位移計法測試時儀器為一次性消耗，且測試的精度有限。地震波法的測試設(shè)備價格昂貴，而且需要巷道圍巖有明顯的松動界面。地質(zhì)雷達(dá)法同樣是設(shè)備價格昂貴，并要求松動圈邊界處圍巖電性要有明顯差異。鉆空攝像法其圖像的清晰度受限于鉆孔內(nèi)惡劣的環(huán)境條件及攝像頭的像素。此外，以上各種方法都無法對巷道周邊圍巖的應(yīng)力變化實現(xiàn)實時監(jiān)測，無法了解巷道松動圈的變化過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對已有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、環(huán)境適應(yīng)性好、穩(wěn)定性高、測試準(zhǔn)確、儀器可重復(fù)使用并能實現(xiàn)多點實時測試巷道松動圈范圍的多點應(yīng)力計。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計，包括空心金屬導(dǎo)軌、設(shè)在空心金屬導(dǎo)軌上的多個應(yīng)力感應(yīng)單元，所述每個應(yīng)力感應(yīng)單元包括數(shù)顯式壓力傳感器、三通接頭、環(huán)狀膨脹體、L型接頭、導(dǎo)壓管、單向閥和注油嘴；所述的環(huán)狀膨脹體套裝在空心金屬導(dǎo)軌上，通過L型接頭連接導(dǎo)壓管，導(dǎo)壓管的另一端經(jīng)三通接頭連接外部數(shù)顯式壓力傳感器和單向閥，單向閥的另一端連接注油嘴；所述的L型接頭和導(dǎo)壓管置于空心金屬導(dǎo)軌內(nèi)，L型接頭通過空心金屬導(dǎo)軌上的孔伸入空心金屬導(dǎo)軌內(nèi)與導(dǎo)壓管連接；空心金屬導(dǎo)軌上設(shè)有固定環(huán)狀膨脹體的圓形金屬擋板。
[0007]所述的空心金屬導(dǎo)軌的端部設(shè)有續(xù)接接頭；所述的多個應(yīng)力感應(yīng)單元為3-10個。
[0008]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，應(yīng)力單元的環(huán)狀膨脹體膨脹可以與圍巖實現(xiàn)充分耦合，從而有效反映圍巖應(yīng)力變化。應(yīng)力單元設(shè)置的個數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場需要設(shè)置，同時與數(shù)顯式壓力傳感器連接，從而實現(xiàn)多點實時測試。L型接頭和導(dǎo)壓管置于空心導(dǎo)軌內(nèi)，對L型接頭和導(dǎo)壓管起到了很好的防護(hù)作用。本實驗新型具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、環(huán)境適應(yīng)性好、穩(wěn)定性高、可重復(fù)使用和測試準(zhǔn)確等優(yōu)點，可廣泛用于各種復(fù)雜多變環(huán)境下的井下巷道松動圈測試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是圖1的A-A向剖面圖。
[0011]圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)軸向剖面圖。
[0012]圖4是本實用新型以三點應(yīng)力測試為例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、數(shù)顯式壓力傳感器；2、三通接頭；3、圓形金屬擋板；4、環(huán)狀膨脹體；5、應(yīng)力感應(yīng)單元；6、空心金屬導(dǎo)軌；7、續(xù)接接頭；8、孔；9、L型接頭；10、導(dǎo)壓管；11、單向閥；12、注油嘴
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進(jìn)一步的描述:
[0015]本實用新型的測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計，主要由應(yīng)力感應(yīng)單元5、圓形金屬擋板3、空心金屬導(dǎo)軌6和續(xù)接接頭7構(gòu)成；所述的應(yīng)力感應(yīng)單元5為3-10個。應(yīng)力感應(yīng)單元5設(shè)在空心金屬導(dǎo)軌6上，應(yīng)力感應(yīng)單元5包括數(shù)顯式壓力傳感器1、三通接頭2、環(huán)狀膨脹體4、L型接頭9、導(dǎo)壓管10、單向閥11和注油嘴12 ;所述的環(huán)狀膨脹體4套裝在空心金屬導(dǎo)軌6上，通過L型接頭9連接導(dǎo)壓管10，導(dǎo)壓管10的另一端經(jīng)三通接頭2連接外部數(shù)顯式壓力傳感器I和單向閥11，單向閥11的另一端連接注油嘴12 ;所述的L型接頭9和導(dǎo)壓管10置于空心金屬導(dǎo)軌6內(nèi)，L型接頭9通過空心金屬導(dǎo)軌上的孔8伸入空心金屬導(dǎo)軌6內(nèi)與導(dǎo)壓管10連接；空心金屬導(dǎo)軌6上設(shè)有固定環(huán)狀膨脹體4的圓形金屬擋板3。所述的空心金屬導(dǎo)軌6的端部設(shè)有續(xù)接接頭7。
[0016]若干個環(huán)狀膨脹體4根據(jù)需要每隔Λ L的距離套在空心金屬導(dǎo)軌6上，并通過兩端圓形金屬擋板3固定，空心金屬導(dǎo)軌6通過續(xù)接接頭7續(xù)接，使其長度與打好的鉆孔深度相匹配。L型接頭9 一端連接環(huán)狀膨脹體4，并通過空心金屬導(dǎo)軌6上的孔8深入空心金屬導(dǎo)軌6內(nèi)和導(dǎo)壓管10連接。導(dǎo)壓管10另一端引出空心金屬導(dǎo)軌6并通過三通接頭2連接數(shù)顯式壓力傳感器I和單向閥11，單向閥11另一端連接注油嘴12。
[0017]使用過程:預(yù)先在需要測試的巷道地點開設(shè)鉆孔，鉆孔深度應(yīng)當(dāng)大于巷道松動圈的范圍。將連接好的測試裝置緩緩送入預(yù)先打好的鉆孔內(nèi)，鉆孔直徑應(yīng)與環(huán)狀膨脹體4相匹配，保證環(huán)狀膨脹體4膨脹后與鉆孔壁充分耦合。然后，利用小型油泵通過注油管12向各個環(huán)狀膨脹體4內(nèi)注油，使各個環(huán)狀膨脹體4達(dá)到相同的壓力，并保證各個環(huán)狀膨脹體4膨脹與鉆孔壁充分耦合，停止注油，單向閥I會自動鎖死。通過記錄不同測點的應(yīng)力變化，從而確定巷道松動圈的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計，其特征在于:它包括空心金屬導(dǎo)軌(6)、設(shè)在空心金屬導(dǎo)軌(6)上的多個應(yīng)力感應(yīng)單元(5)，所述每個應(yīng)力感應(yīng)單元(5)包括數(shù)顯式壓力傳感器(I)、三通接頭(2)、環(huán)狀膨脹體(4)、L型接頭(9)、導(dǎo)壓管(10)、單向閥(11)和注油嘴(12);所述的環(huán)狀膨脹體⑷套裝在空心金屬導(dǎo)軌(6)上，通過L型接頭(9)連接導(dǎo)壓管(10)，導(dǎo)壓管(10)的另一端經(jīng)三通接頭(2)連接外部數(shù)顯式壓力傳感器(I)和單向閥(11)，單向閥(11)的另一端連接注油嘴(12);所述的L型接頭(9)和導(dǎo)壓管(10)置于空心金屬導(dǎo)軌(6)內(nèi)，L型接頭(9)通過空心金屬導(dǎo)軌上的孔⑶伸入空心金屬導(dǎo)軌(6)內(nèi)與導(dǎo)壓管(10)連接；空心金屬導(dǎo)軌(6)上設(shè)有固定環(huán)狀膨脹體(4)的圓形金屬擋板(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計，其特征在于:所述的空心金屬導(dǎo)軌(6)的端部設(shè)有續(xù)接接頭(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試巷道圍巖松動圈的多點應(yīng)力計，其特征在于:所述的多個應(yīng)力感應(yīng)單元(5)為3-10個。
【文檔編號】E21F17/18GK203669931SQ201320863624
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】李忠輝, 蔡冠楠, 鈕月, 楊勝利, 沈志偉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)