[實用新型]一種可準確控制測力方向的鉆孔應力計

有效

• 申請號: 201320404082.7
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN203534738U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王學水;胡國慶;鄒杰;范維健;李沿芝
• 申請（專利權）人: 山東安達爾感知礦山裝備有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L1/26
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 高軍寶

技術領域

本實用新型涉及監測煤礦井下圍巖應力變化的傳感器技術領域，特別涉及煤礦深部開采時在巖體安裝的測量應力變化的鉆孔應力傳感器，具體為一種能夠顯示和調節應力傳感器測力面方向的鉆孔應力計。

背景技術

目前在煤礦井下，煤體的開采必然引起巖體應力場的重新分布，新的應力場分布狀態對巷道及采場的穩定性有極其重要的影響，特別是對于深部開采礦井，因圍巖應力場的高度集中而產生的沖擊地壓時有發生。因此準確監測圍巖應力的變化對于維護采場和巷道空間安全具有重要意義。

鉆孔應力計一般安裝在Φ42mm的深盲鉆孔內，并保證其測力方向垂直于水平面以正確測量豎直方向的應力。由于鉆孔較深（一般8米以上），鉆孔應力計在用安裝導桿送入的過程中會產生方向偏差，導致安裝完后鉆孔應力計的測力方向與水平面往往不垂直且無法預知，無法正確測量到豎直方向的應力值。

發明內容

本實用新型的目的就在于提供一種可準確控制測力方向的鉆孔應力計。

其技術解決方案如下：一種可準確控制測力方向的鉆孔應力計，包括測壓頭及顯示儀表，測壓頭上豎向設置有頂壓活塞，橫向設置有施力活塞，上述頂壓活塞及施力活塞分別設置在相應的活塞腔中，兩活塞腔聯通；測壓頭內還設置有應力傳感器及方位角傳感器，應力傳感器與頂壓活塞的活塞腔聯通，應力傳感器及方位角傳感器通過信號線與顯示儀表聯接。

本實用新型在使用時，先將測壓頭置入盲孔中，首先通過儀表上顯示的方位角傳感器的角度參數調整測壓頭在盲孔中的角度，從而保證頂壓活塞的頂壓方向為豎直方向，而后使施力活塞向前橫向運動，通過活塞腔中液壓油推動頂壓活塞頂壓在盲孔側壁上，并達到設定的初始壓力值，通過應力傳感器可實時監測頂壓活塞的壓力。本實用新型通過在測壓頭中加裝方位角傳感器，可準確控制頂壓活塞頂壓方向，從而達到準確監測礦井中沖擊地壓的目的。

本實用新型還包括測壓頭調整組件，上述調整組件包括施力螺栓及可首尾聯接的導桿和套筒，套筒套裝在導桿外側；施力螺栓設置在施力活塞后方，并通過其外側的螺紋與測壓頭螺紋連接；施力螺栓的后部與第一節導桿、測壓頭的后部與第一屆套筒分別插接為一體。

上述測壓頭可通過上述調整組件送入盲孔中，首先根據方位角傳感器的顯示通過套筒調整測壓頭即頂壓活塞的頂壓方向，而后通過轉動導桿從而使施力螺栓推動施力活塞加力即可。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型測壓頭部分的結構示意圖。

圖3為測壓頭與調整組件的聯接結構示意圖。

具體實施方式

???下述未述及的技術內容均可采用或借鑒現有技術。

如圖1、2、3所示，本實用新型專利主要由方向應力傳感器（1）、顯示儀表（2）套筒（3）、導桿（4）、信號線（5）組成，參見圖1結構示意圖，套筒和導桿有多節組成。方向應力傳感器（1）包括有測壓頭（6）、應力傳感器（7）、方位角傳感器（8）、施力螺栓（9）、施力活塞（10）、弧形頂塊活塞（11），參見圖2。

在測壓頭活塞孔的前后各有兩個油孔（12），前油孔連接應力傳感器（7），后油孔連接施力活塞（10），施力活塞（10）后部緊靠施力螺栓（9）前端，施力螺栓（9）通過螺紋與測壓頭（6）連接，導桿（4）前端插入施力螺栓（9）尾部凹槽與其連接，參見圖3。在測壓頭（6）內注滿油脂，當導桿（4）順時針轉動時，施力螺栓（9）向前推動施力活塞（10）沿著油缸的后油孔運動并擠壓油缸內的油脂，迫使弧形頂塊活塞（11）向上運動并與鉆孔內壁充分接觸，再繼續旋轉導桿（4）油缸內壓力增大。雖然方向應力傳感器（1）直接承受的是油缸內的油脂壓力，但是根據弧形頂塊活塞（11）的觸油面面積以及弧形頂塊活塞（11）的弧面面積就可以計算出巖體的應力值。當達到規定的初始應力值時，不再旋轉導桿（4）。

方向應力傳感器（1）的方向測量部分采用角度傳感器，角度傳感器采用專用集成電路芯片，應力測量部分采用電阻應變式傳感器。應力傳感器（7）、方位角傳感器（8）分別將壓力、方向變化信號通過信號線（5）傳到測量顯示電路。

測量顯示電路由主控單片機、應變橋放大電路、顯示電路組成，參見圖4。方位角度傳感器（8）直接輸出數字信號，其信號由主控單片機采集和處理；應力傳感器（7）輸出的信號經放大電路后輸入到單片機，單片機內含A/D轉換電路，轉換后的數字量經單片機數據處理后得到巖體應力值。角度和應力值由顯示器指示出來。