[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(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710340810.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106989849B
• 公開(kāi)（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

本發(fā)明公開(kāi)了一種單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，它由數(shù)個(gè)膠囊壓力感應(yīng)器、三通電磁閥、連接管、多通道位移監(jiān)測(cè)儀、多通道壓力監(jiān)測(cè)儀、鋼絲繩、安裝導(dǎo)軌等組成；根據(jù)監(jiān)測(cè)方案在鉆孔中布置數(shù)個(gè)膠囊壓力感應(yīng)器，通過(guò)注液裝置使每個(gè)膠囊壓力感應(yīng)器中液壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定值，膠囊壓力感應(yīng)器與煤巖體良好耦合，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)附置于膠囊壓力感應(yīng)器外殼，實(shí)現(xiàn)了變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的可靠固定，且保證了煤巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)與變形監(jiān)測(cè)的一致性；待監(jiān)測(cè)結(jié)束，打開(kāi)所有電磁控制閥，膠囊內(nèi)液體回流，將安裝導(dǎo)軌由探孔中移出，完成回收。本發(fā)明克服了現(xiàn)有鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)設(shè)備針對(duì)采動(dòng)應(yīng)力、煤巖體變形監(jiān)測(cè)適應(yīng)性、一致性差以及監(jiān)測(cè)成本高、設(shè)備不可回收等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山采動(dòng)應(yīng)力、煤巖體變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種可回收的單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的增加，采場(chǎng)周邊圍巖由采動(dòng)應(yīng)力引起的煤巖失穩(wěn)現(xiàn)象日益嚴(yán)重，采動(dòng)空間圍巖應(yīng)力也愈發(fā)復(fù)雜。工作面采動(dòng)破壞了原巖應(yīng)力的平衡狀態(tài)，周邊圍巖變形移動(dòng)、應(yīng)力重新分布。采場(chǎng)和回采巷道圍巖的穩(wěn)定性主要取決于圍巖強(qiáng)度、應(yīng)力狀況及支護(hù)與圍巖變形的相互作用關(guān)系，其中圍巖應(yīng)力狀況是決定其圍巖穩(wěn)定性的主要因素，圍巖變形是圍巖穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。因此，采場(chǎng)及巷道圍巖應(yīng)力與變形監(jiān)測(cè)是解決受采動(dòng)影響的巷道礦壓控制、預(yù)留煤柱寬度設(shè)計(jì)和巷道維護(hù)等重大技術(shù)問(wèn)題的決策依據(jù)。同時(shí)，采動(dòng)圍巖變形、應(yīng)力分布實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究，有助于揭示采動(dòng)空間圍巖變形與應(yīng)力分布及演化規(guī)律，為準(zhǔn)確預(yù)防煤巖動(dòng)力災(zāi)害提供技術(shù)支持。

隨著采動(dòng)的影響，煤巖體內(nèi)出現(xiàn)卸壓區(qū)域、應(yīng)力集中區(qū)域，同一軸線不同位置、方向的應(yīng)力大小各不相同，市場(chǎng)中現(xiàn)有的鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)設(shè)備如36-2鉆孔變形計(jì)、UNSW空心包體應(yīng)變計(jì)及YZ系列液壓枕等裝置側(cè)重于單點(diǎn)應(yīng)力監(jiān)測(cè)，這些設(shè)備的缺點(diǎn)是：1、多鉆孔監(jiān)測(cè)應(yīng)力分布方案不可避免地會(huì)對(duì)煤巖體造成較大的擾動(dòng)；2、無(wú)法對(duì)煤巖體單條軸線多點(diǎn)圍巖定向應(yīng)力分布、圍巖變形進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)；3、不同鉆孔不同深度放置傳感器監(jiān)測(cè)煤巖體內(nèi)應(yīng)力、變形的方法，難以確保不同鉆孔保持安裝方位、鉆孔角度一致；發(fā)明專利“多點(diǎn)煤巖體應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置及方法”(專利號(hào)：CN 104132761 B)通過(guò)高壓油管將膠囊串聯(lián)并送入鉆孔，該方式監(jiān)測(cè)單元相對(duì)位置固定不僅不能實(shí)現(xiàn)定向應(yīng)力、位移一體監(jiān)測(cè)，而且會(huì)因巖體變形過(guò)大損壞裝置或監(jiān)測(cè)單元脫離設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)位置影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。因此，迫切需要一種單孔多點(diǎn)圍巖定向應(yīng)力、變形一體化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，從而更加適合工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)設(shè)備針對(duì)采動(dòng)應(yīng)力、煤巖體變形監(jiān)測(cè)適應(yīng)性、一致性差以及監(jiān)測(cè)成本高、設(shè)備不可回收等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可回收的單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測(cè)裝置。

本發(fā)明同時(shí)提供利用這種監(jiān)測(cè)裝置對(duì)巖體定向應(yīng)力分布與變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種單孔煤巖體定向應(yīng)力分布與變形一體監(jiān)測(cè)裝置，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(cè)儀、一個(gè)多通道位移監(jiān)測(cè)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(guò)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(kāi)關(guān)電連接組成；每個(gè)膠囊壓力傳感器的控制電路通過(guò)電纜分別連接在多通道壓力監(jiān)測(cè)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(guò)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(cè)儀的一個(gè)通道上；所述的多通道壓力監(jiān)測(cè)儀通過(guò)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(cè)儀由多個(gè)拉線式位移傳感器組成，并通過(guò)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(guò)程中需保持液壓穩(wěn)定。