專利名稱：主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦監(jiān)測(cè)儀表。
背景技術(shù)：
我國(guó)大多數(shù)礦山的煤層與巖層都具有不同程度的沖擊傾向性，在一定的臨界深度下煤巖沖擊極為嚴(yán)重。盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者在沖擊地壓發(fā)生機(jī)理、監(jiān)測(cè)手段及控制技術(shù)等研究方面取得了重要進(jìn)展，但還遠(yuǎn)沒有從根本上解決其有效預(yù)測(cè)和防治問題。在沖擊地壓預(yù)測(cè)方面，由于對(duì)開采后上覆巖層運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及采場(chǎng)圍巖應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律不清，開拓與回采的決策理論不完善，目前在沖擊地壓煤層的采掘設(shè)計(jì)基本上依靠統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來決策。由于沒有把握復(fù)雜高應(yīng)力和大埋深條件下的沖擊煤巖層破壞過程的內(nèi)在本質(zhì)規(guī)律，因而對(duì)沖擊地壓發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及強(qiáng)度等沒有達(dá)到定量預(yù)計(jì)的程度。
以應(yīng)力相對(duì)變化規(guī)律為核心的監(jiān)測(cè)與分析是沖擊危險(xiǎn)預(yù)測(cè)的本質(zhì)。在動(dòng)態(tài)應(yīng)力范圍、高應(yīng)力區(qū)應(yīng)力相對(duì)變化的定量觀測(cè)方面，還沒有形成系統(tǒng)、可靠的觀測(cè)方法，特別是深井條件下，巖層的軟化作用明顯，其應(yīng)力變化規(guī)律發(fā)生了根本變化，因此很需要檢測(cè)儀器對(duì)沖擊煤巖層破壞過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前普遍使用一種鉆孔應(yīng)力計(jì)觀測(cè)巖體的應(yīng)力狀態(tài)。這種鉆孔應(yīng)力計(jì)的構(gòu)造是，在一個(gè)封閉的柔性體中灌入液壓油，柔性體置入鉆孔中，柔性體上設(shè)有液壓傳感器，液壓傳感器連接到孔外的壓力監(jiān)測(cè)儀上；鉆孔應(yīng)力變化時(shí)從壓力監(jiān)測(cè)儀上記錄輸出應(yīng)力數(shù)據(jù)，得出相對(duì)變化規(guī)律。由于這種鉆孔應(yīng)力計(jì)采用柔性加載體，來壓時(shí)反應(yīng)慢，無法立即觀測(cè)到巖體的應(yīng)力狀態(tài)，而且時(shí)間久了容易出現(xiàn)漏液、壓力開始下降，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)；再就是測(cè)量得到的數(shù)據(jù)是柔性體受壓面垂直方向的應(yīng)力，由于置入鉆孔時(shí)無法確定受壓面的方向，所以得到的數(shù)據(jù)反應(yīng)不出真實(shí)的巖體應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)沖擊地壓的防治只能作參考；例如，要想測(cè)垂直方向的壓力時(shí)，一旦應(yīng)力計(jì)受壓面處于水平方向，巖體的應(yīng)力狀態(tài)就測(cè)不出來，錯(cuò)過對(duì)沖擊地壓的防治機(jī)會(huì)，造成礦井事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有鉆孔應(yīng)力計(jì)的不足，設(shè)計(jì)一種主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)。技術(shù)方案是，一種主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)，它包括一個(gè)柱狀殼體,柱狀殼體內(nèi)充滿膏狀油脂，柱狀殼體的一端設(shè)有活塞，另一端設(shè)有彈性感應(yīng)體，彈性感應(yīng)體上設(shè)有應(yīng)變片，柱狀殼體的一側(cè)設(shè)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(yīng)密封接觸；在柱狀殼體上固定一個(gè)角度傳感器。為了使上述鉆孔應(yīng)力計(jì)在使用中得到保護(hù)并且能順利推入鉆孔深部，它還包括一個(gè)帶有錐頭的外殼。本發(fā)明的使用方法是第一步，首先將本發(fā)明的主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)捆綁在竿子上，用竿子推入鉆孔中，到達(dá)設(shè)定深度，將角度傳感器的信號(hào)線與角度測(cè)量?jī)x連接，轉(zhuǎn)動(dòng)竿子并通過角度測(cè)量?jī)x觀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使剛性承載件的受壓軸線與預(yù)知設(shè)計(jì)的受壓方向一致，加以固定；第二步，將應(yīng)變片的信號(hào)線與壓力監(jiān)測(cè)儀連接；然后給加壓活塞施壓，使膏狀油脂壓縮，推動(dòng)剛性承載件伸出，從而使剛性承載件貼緊鉆孔壁，且給定一個(gè)初始?jí)毫χ岛笸Ｖ故海惭b完畢；第三步，隨著時(shí)間的推移，巖層發(fā)生變形，剛性承載件被壓入柱狀殼體內(nèi)，使膏狀油脂壓縮，從而對(duì)彈性感應(yīng)體施壓，彈性感應(yīng)體受壓變形，應(yīng)變片發(fā)出變形信號(hào)，壓力監(jiān)測(cè)儀連續(xù)記錄并輸出變形數(shù)據(jù)，從而獲得巖體內(nèi)預(yù)知方向的應(yīng)力變化規(guī)律。本發(fā)明的積極效果是I、由于該儀器具有主動(dòng)承壓功能，能及時(shí)判定動(dòng)應(yīng)力的變化規(guī)律，全程動(dòng)態(tài)定量監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)力變化情況，為沖擊危險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)防提供可靠的數(shù)據(jù)。 2、根據(jù)應(yīng)力計(jì)安裝方位，可對(duì)預(yù)知方向的應(yīng)力變化進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，便于對(duì)沖擊地壓有針對(duì)性的預(yù)防。


下面結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施。圖I是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及使用狀態(tài)示意圖。圖例說明，I-柱狀殼體，2-膏狀油脂，3-活塞，4-彈性感應(yīng)體，5-應(yīng)變片，6_剛性承載件，7-角度傳感器，8-信號(hào)線，9-壓力監(jiān)測(cè)儀，10-角度測(cè)量?jī)x，11-鉆孔，12-外殼。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一種主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)，它包括柱狀殼體1，柱狀殼體I內(nèi)充滿膏狀油脂2，柱狀殼體2的一端設(shè)有活塞3，另一端設(shè)有彈性感應(yīng)體4，彈性感應(yīng)體4上設(shè)有應(yīng)變片5，柱狀殼體I的一側(cè)設(shè)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(yīng)密封接觸；它在柱狀殼體I上固定有角度傳感器7。為了使上述鉆孔應(yīng)力計(jì)在使用中得到保護(hù)并且能順利推入鉆孔深部，它還包括一個(gè)帶有錐頭的外殼12。本發(fā)明的使用方法是，第一步，首先將本發(fā)明的主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)捆綁在竿子上，用竿子推入鉆孔11中，到達(dá)設(shè)定深度，將角度傳感器7的信號(hào)線與角度測(cè)量?jī)x10連接，轉(zhuǎn)動(dòng)竿子并通過角度測(cè)量?jī)x10觀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使剛性承載件6的受壓軸線與預(yù)知的受壓方向一致，力口以固定；第二步，將應(yīng)變片5的信號(hào)線8與壓力監(jiān)測(cè)儀9連接；然后給加壓活塞3施壓，使膏狀油脂2壓縮，推動(dòng)剛性承載件6伸出，從而使剛性承載件6貼緊鉆孔11壁面，且給定一個(gè)初始?jí)毫χ岛笸Ｖ故?，安裝完畢；第三步，隨著時(shí)間的推移，巖層發(fā)生變形，剛性承載件6被壓入柱狀殼體I內(nèi)，使膏狀油脂2壓縮，從而對(duì)彈性感應(yīng)體4施壓，彈性感應(yīng)體4受壓變形，應(yīng)變片5發(fā)出變形信號(hào)，壓力監(jiān)測(cè)儀9連續(xù)記錄并輸出變形數(shù)據(jù)，從而獲得巖體內(nèi)預(yù)知方向的應(yīng)力變化規(guī)律。
權(quán)利要求
1.一種主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)，其特征在于，它包括一個(gè)柱狀殼體，柱狀殼體內(nèi)充滿膏狀油脂，柱狀殼體的一端設(shè)有活塞，另一端設(shè)有彈性感應(yīng)體，彈性感應(yīng)體上設(shè)有應(yīng)變片，柱狀殼體的一側(cè)設(shè)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(yīng)密封接觸；在柱狀殼體上固定有角度傳感器。
2.如權(quán)利要求I所述的主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)，其特征在于，它還包括一個(gè)帶有錐頭的外殼。
3.如權(quán)利要求I或2所述的主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)的使用方法，其特征在于， 第一步，首先將本發(fā)明的主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)捆綁在竿子上，用竿子推入鉆孔中，到達(dá)設(shè)定深度，將角度傳感器的信號(hào)線與角度測(cè)量?jī)x連接，轉(zhuǎn)動(dòng)竿子并通過角度測(cè)量?jī)x觀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使剛性承載件的受壓軸線與預(yù)知設(shè)計(jì)的受壓方向一致，加以固定； 第二步，將應(yīng)變片的信號(hào)線與壓力監(jiān)測(cè)儀連接；然后給加壓活塞施壓，使膏狀油脂壓縮，推動(dòng)剛性承載件伸出，從而使剛性承載件貼緊鉆孔壁，且給定一個(gè)初始?jí)毫χ岛笸Ｖ故?，安裝完畢； 第三步，隨著時(shí)間的推移，巖層發(fā)生變形，剛性承載件被壓入柱狀殼體內(nèi)，使膏狀油脂壓縮，從而對(duì)彈性感應(yīng)體施壓，彈性感應(yīng)體受壓變形，應(yīng)變片發(fā)出變形信號(hào)，壓力監(jiān)測(cè)儀連續(xù)記錄并輸出變形數(shù)據(jù)，從而獲得巖體內(nèi)預(yù)知方向的應(yīng)力變化規(guī)律。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主動(dòng)承壓式可定位鉆孔應(yīng)力計(jì)及其使用方法，它包括一個(gè)柱狀殼體，柱狀殼體內(nèi)充滿膏狀油脂，柱狀殼體的一端設(shè)有活塞，另一端設(shè)有彈性感應(yīng)體，彈性感應(yīng)體上設(shè)有應(yīng)變片，柱狀殼體的一側(cè)設(shè)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(yīng)密封接觸；在柱狀殼體上固定有角度傳感器。本發(fā)明具有主動(dòng)承壓功能，能及時(shí)判定動(dòng)應(yīng)力的變化規(guī)律，全程動(dòng)態(tài)定量監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)力變化情況，為沖擊危險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)防提供可靠的數(shù)據(jù)。并且可根據(jù)應(yīng)力計(jì)安裝方位，可對(duì)某個(gè)方向的應(yīng)力變化進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，進(jìn)一步確定力的方向，便于對(duì)沖擊地壓有針對(duì)性的預(yù)防。
文檔編號(hào)G01L1/02GK102914393SQ20121039339
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者潘立友, 王學(xué)水 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)