[發明專利]一種光纖光柵鉆孔應力計在深煤層中的安裝方法

有效

• 申請號: 201610578991.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106285533B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 張焰輝;黃煜;李飛慶;方立新;張靜;趙浩
• 申請（專利權）人: 上海波匯科技股份有限公司
• 主分類號: E21B23/01
• 分類號: E21B23/01;E21B33/13
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

本發明涉及到一種光纖光柵鉆孔應力計在深煤層中的安裝方法，該安裝方法是將鉆孔應力計和膠水放入到深煤層的鉆孔中，膠水填充鉆孔應力計與鉆孔之間的空隙空間，膠水凝固將鉆孔應力計和煤層形成一個受力整體，鉆孔應力計真實地測量來自煤層外部的應力擾動。本發明光纖光柵鉆孔應力計在深煤層中的安裝方法中采用的膠水固化后的硬度與煤層結構的硬度相近，使得由該膠水聯結起來的鉆孔應力計和煤層能夠緊密貼合，從而保證了煤層應力傳遞的連續性，使得測量結構更真實、準確，可以適用于各種需要實現測量傳感器和測量孔緊密接觸的應用場合。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術，特別涉及到用于實時監測煤巖應力的鉆孔應力計的安裝方法。

背景技術

我國是世界第一產煤大國，隨著淺部煤層開采完畢，我國煤礦開采逐漸進入深部開采的領域，在開采深度超過600米以后，由于地層重力導致巷道、工作面的高應力集中區域越來越多，從而使得煤巖動力災害越來越頻繁。由于煤巖動力災害是煤巖在外界高應力作用下短時間內發生的一種具有動力效應和災害后果的現象，它的孕育、形成和發生始終與煤巖體應力及能量積聚釋放密切相關。因此掌握煤巖應力應變規律，通過鉆孔應力計實時監測煤巖應力狀態，可以有效地對礦井動力災害進行預警，減少事故發生。

現有技術中鉆孔應力計的安裝方法主要有直插式、油包式和灌漿式。其中，直插式的安裝方法是在煤層中的待測位置處鉆孔，然后將應力計直接插入到煤層中，該方法雖然簡單，但是由于鉆孔應力計本身尺寸比鉆孔孔徑要小，使得其與周圍煤層之間存在著間隙，無法與煤層緊緊貼合，當應力變化傳導至監測點位時，實際應力被鉆孔本身結構變形卸載，鉆孔應力計所測應力總是小于實際應力，甚至出現測量值為0的情況，且被卸載的應力同鉆孔的結構及附近的地質構造有關系，無法對其定量計算，因而不能采用算法補償此應力，致使鉆孔應力計測量結果總是偏小，導致預警延緩，甚至無法預料的人員傷亡。

油包式的安裝方法是將傳感器包裹在油包之中，傳感器插入鉆孔中，通過向油包加油，導致油包膨脹的方式實現鉆孔和傳感器的緊密接觸，以彌補鉆孔應力計與煤層之間的間隙，但是該方法存在著漏油以及需要長期維護等問題。

灌漿式的安裝方法是在傳感器安裝至鉆孔中后，通過噴漿機將水泥等流體物質注入鉆孔中，由于鉆孔深度長達10米左右，鉆孔底部在噴漿后存在殘留的空氣，由于鉆孔內空氣的壓力導致噴漿流體不能進入到鉆孔底部，噴漿流體不能完全覆蓋傳感器，甚至僅覆蓋傳感器的尾端部分，不能完全保證傳感器同煤層的緊密接觸，在實際使用中測量效果相比較于直插式幾乎沒有改進。另外，由于采用灌漿式安裝方法，噴漿流體凝固后完全包裹住傳感器的信號傳輸電纜、電源電纜，或者傳輸光纖，導致在鉆孔附近的煤層出現裂縫發育時，信號傳輸電纜、電源電纜，或者傳輸光纖極易折斷，折斷后無法修復。

發明內容

本發明專利的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種光纖光柵鉆孔應力計在深煤層中的安裝方法。本發明的光纖光柵鉆孔應力計安裝方法要能夠做到操作簡單，確保鉆孔應力計和煤層緊密貼合，保證煤層應力傳遞的連續性，使得測量結果精確可靠。

為了達到上述發明目的，本發明專利提供的技術方案如下：

一種光纖光柵鉆孔應力計在深煤層中的安裝方法，其特征在于，該安裝方法是將鉆孔應力計和膠水放入到深煤層的鉆孔中，膠水填充鉆孔應力計與鉆孔之間的空隙空間，膠水凝固將鉆孔應力計和煤層形成一個受力整體，鉆孔應力計真實地測量來自煤層外部的應力擾動，該方法包括如下詳細安裝步驟：

第一步，在深煤層中鉆探出鉆孔，該鉆孔用于放置鉆孔應力計以測量煤層收到的外部應力擾動；準備膠棒，該膠棒內裝有膠水；在鉆孔應力計的前端裝有釘子，釘子用于刺破膠棒以使膠水流出，鉆孔應力計的后端裝有柔性擋板，柔性擋板用于阻擋膠水的回流；

第二步，利用安裝工具將膠棒和鉆孔應力計送入至鉆孔中，將膠棒置于鉆孔應力計前端以送到鉆孔的底部，將安裝工具退出；