[發(fā)明專利]單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710340810.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN106989849B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙同彬;李剛;邱月;張鵬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/02
• 分類號(hào): G01L1/02;G01L1/26;G01B13/24
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

1.一種單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測裝置，其特征在于，它包括多個(gè)串聯(lián)的膠囊壓力傳感器、一個(gè)多通道壓力監(jiān)測儀、一個(gè)多通道位移監(jiān)測儀和一套注液裝置；所述的膠囊壓力傳感器結(jié)構(gòu)是：包括一個(gè)外殼，外殼的上下面為膠囊狀的彈性面，從而形成一個(gè)膠囊狀的殼體；在外殼的左右兩端四角處設(shè)有導(dǎo)軌槽，通過導(dǎo)軌槽將膠囊傳感器卡在鉆孔軌道上；在外殼內(nèi)設(shè)置有兩位三通電磁閥，兩位三通電磁閥由控制電路控制，控制電路由液體壓力傳感器、電壓放大器和控制開關(guān)電連接組成；每個(gè)膠囊壓力傳感器的控制電路通過電纜分別連接在多通道壓力監(jiān)測儀一個(gè)通道上；所述的兩位三通電磁閥上設(shè)有上下通液口和側(cè)通液口，上下通液口分別作為出液口和進(jìn)液口，側(cè)通液口與外殼內(nèi)腔相通，各個(gè)膠囊壓力傳感器的進(jìn)液口和出液口通過液壓軟管依次串聯(lián)成通路后，再與設(shè)在鉆孔外的注液裝置連接；在外殼的一個(gè)側(cè)面上固定有鋼絲繩固定栓，每個(gè)膠囊壓力傳感器的鋼絲繩分別連接在多通道位移監(jiān)測儀的一個(gè)通道上；所述的多通道壓力監(jiān)測儀通過監(jiān)控分站將數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；所述的多通道位移監(jiān)測儀由多個(gè)拉線式位移傳感器組成，并通過監(jiān)控分站將數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；所述的注液裝置在工作過程中需保持液壓穩(wěn)定。

2.如權(quán)利要求1所述的單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的液壓軟管和電纜的長度大于安裝長度。

3.如權(quán)利要求1所述的單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測裝置，其特征在于，在膠囊壓力傳感器（4）的前后端面設(shè)有一個(gè)液壓軟管接口（10）和多個(gè)電纜接口（15），通過液壓軟管接口（10）將各個(gè)膠囊壓力傳感器（4）的液壓軟管（5）連接；通過電纜接口（15）使得每一個(gè)控制電路的電纜（6）穿過其后部的所有膠囊壓力傳感器（4）內(nèi)腔連接在多通道壓力監(jiān)測儀（2）的一個(gè)通道上。

4.一種利用權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的監(jiān)測裝置同時(shí)監(jiān)測煤巖體定向應(yīng)力分布與變形的方法，其特征在于，

第一步：根據(jù)監(jiān)測方案，確定監(jiān)測區(qū)域、鉆孔位置、鉆孔深度、監(jiān)測位置、監(jiān)測應(yīng)力方向以及監(jiān)測點(diǎn)數(shù)，打鉆至預(yù)定深度，然后在鉆孔內(nèi)安裝導(dǎo)軌；

第二步：將各個(gè)膠囊壓力傳感器依次串聯(lián)，串聯(lián)時(shí)，要求液壓軟管的長度大于預(yù)設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)間距；按照打鉆方向?yàn)榍胺剑瑢⒏鱾€(gè)膠囊壓力傳感器從前到后依次編號(hào)；

第三步：將串聯(lián)的膠囊壓力傳感器沿導(dǎo)軌推入鉆孔至最深處，通過每個(gè)膠囊壓力傳感器外露鋼絲繩長度判定其在鉆孔中的位置，通過抽拉鋼絲繩調(diào)節(jié)膠囊壓力傳感器位置，使得每一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都安放有膠囊壓力傳感器；然后將每個(gè)膠囊壓力傳感器的鋼絲繩與孔外的多通道位移監(jiān)測儀連接，每個(gè)膠囊壓力傳感器的控制電路與孔外的多通道壓力監(jiān)測儀連接；液壓軟管與孔外的注液裝置連接；

第四步：打開所有兩位三通電磁閥側(cè)通液口，通過注液裝置向液壓軟管內(nèi)注液，液體通過開啟的兩位三通電磁閥側(cè)通液口流向各個(gè)膠囊壓力傳感器內(nèi)腔，當(dāng)所有膠囊壓力傳感器內(nèi)腔灌滿液體且液壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，關(guān)閉所有兩位三通電磁閥側(cè)通液口，此時(shí)的液壓為設(shè)定壓力值；

第五步：當(dāng)圍巖發(fā)生變形時(shí)，對(duì)膠囊壓力傳感器膠囊狀彈性面進(jìn)行擠壓，膠囊壓力傳感器內(nèi)的液體壓力傳感器感應(yīng)煤巖體應(yīng)力，由多通道壓力監(jiān)測儀實(shí)時(shí)采集各液體壓力傳感器感應(yīng)到的壓力；當(dāng)某一個(gè)編號(hào)的膠囊壓力傳感器內(nèi)腔液體壓力達(dá)到膠囊壓力傳感器外殼能承受的壓力上限值時(shí)，打開該膠囊壓力傳感器中兩位三通電磁閥的側(cè)通液口，此時(shí)的上限值為本次的監(jiān)測值，監(jiān)測值減去設(shè)定壓力值極為此次監(jiān)測到的煤巖體應(yīng)力變化值；待液體回流到注漿裝置液壓恢復(fù)至設(shè)定壓力值時(shí)，再次關(guān)閉該膠囊壓力傳感器的側(cè)通液口，繼續(xù)監(jiān)測煤巖體應(yīng)力，以此類推，直到監(jiān)測煤巖體應(yīng)力不再變化為止；將多次監(jiān)測到的煤巖體應(yīng)力變化值求和，即為該膠囊壓力傳感器對(duì)應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)煤巖體應(yīng)力總的變化值；

第六步：待所有監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測結(jié)束，打開所有兩位三通電磁閥側(cè)通液口，膠囊壓力傳感器內(nèi)腔液體回收至注液裝置，膠囊壓力傳感器隨鋼絲繩移出鉆孔，完成回收。