[發(fā)明專利]一種矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810345734.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN108426663B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李青海;李敬凱;史衛(wèi)平;范煒琳;王鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B10/43
• 分類號(hào): E21B10/43
• 代理公司: 37264 青島合創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 王曉曉

本發(fā)明提供了一種矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)裝置包括矩形鉆頭、鉆桿和矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)計(jì)。所述矩形鉆頭包括外部框架，所述外部框架內(nèi)設(shè)有正向切刀、斜向切刀和中心導(dǎo)向切刀。所述矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)計(jì)包括上蓋板、下蓋板、應(yīng)力傳感器、數(shù)字顯示儀。所述監(jiān)測(cè)方法包括預(yù)打?qū)蜚@孔、打矩形鉆孔、安裝矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本發(fā)明所述監(jiān)測(cè)裝置能夠有效克服傳統(tǒng)鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)試方向模糊、測(cè)試數(shù)值不精確的缺點(diǎn)，該裝置可精確測(cè)量包括垂直方向、水平方向在內(nèi)的任意角度圍巖應(yīng)力數(shù)值，為現(xiàn)場(chǎng)礦壓災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供更可靠的數(shù)據(jù)。該套裝置及實(shí)施方法將為我國(guó)煤礦圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)提供更可靠的保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦開采礦山壓力監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

根據(jù)中國(guó)工程院研究，預(yù)計(jì)到2030年，煤炭占我國(guó)一次能源消費(fèi)比重仍在50%以上。煤炭作為我國(guó)的主體能源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位，未來幾十年內(nèi)，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將難以改變。隨著淺部煤炭資源逐漸枯竭，煤炭開采逐漸向深部擴(kuò)展，而在深部煤礦開采過程中，沖擊地壓、煤與瓦斯突出等動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的頻率逐漸增加，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)提出新的挑戰(zhàn)。應(yīng)力是引起圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)體變形破壞、產(chǎn)生礦井動(dòng)力災(zāi)害的根本作用力，在所有煤礦沖擊等動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中，應(yīng)力監(jiān)測(cè)是最有效的預(yù)警方法之一。因此，可靠、及時(shí)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)預(yù)警對(duì)保障礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。在現(xiàn)今的煤礦生產(chǎn)中，主要采用圓柱形鉆孔應(yīng)力計(jì)進(jìn)行煤巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)，圓柱形鉆孔應(yīng)力計(jì)存在以下缺點(diǎn)和不足：

1、圓柱形鉆孔應(yīng)力計(jì)在圓形鉆孔中容易發(fā)生任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，難以確定所測(cè)應(yīng)力方向。

2、圓柱形鉆孔應(yīng)力計(jì)各個(gè)方向難以同時(shí)與鉆孔孔壁緊密接觸，鉆孔應(yīng)力計(jì)受力不均，使得應(yīng)力測(cè)量結(jié)果存在較大誤差。

3、圓柱形鉆孔應(yīng)力計(jì)均是一孔一點(diǎn)，當(dāng)需要驗(yàn)證同一地點(diǎn)測(cè)量結(jié)果時(shí)，需要在同一地點(diǎn)安裝多個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)，鉆孔利用率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有鉆孔應(yīng)力計(jì)在煤巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供了一種矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)裝置具有測(cè)量精度高、操作方便、鉆孔利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，所述應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置包括矩形鉆頭、鉆桿和矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)計(jì)；所述矩形鉆頭包括外部框架，所述外部框架內(nèi)設(shè)有正向切刀、斜向切刀和中心導(dǎo)向切刀，所述中心導(dǎo)向切刀的中間部位設(shè)有與鉆桿連接的連接螺孔；所述矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)計(jì)包括上蓋板、下蓋板、應(yīng)力傳感器和數(shù)字顯示儀，所述上蓋板下部與下蓋板上部對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有安裝應(yīng)力傳感器的安裝槽，所述應(yīng)力傳感器與數(shù)字顯示儀之間通過連接線連接。

進(jìn)一步的：所述外部框架內(nèi)設(shè)有4-8個(gè)正向切刀，2-4個(gè)斜向切刀。

進(jìn)一步的：所述矩形鉆頭外部框架為閉合框架，外部框架的長(zhǎng)度為120-140 mm，寬度為50-70 mm。

進(jìn)一步的：所述矩形鉆頭正向切刀與外部框架兩短邊平行，每個(gè)正向切刀縱切面呈梯形。

進(jìn)一步的：所述矩形鉆頭斜向切刀連接外部框架的兩對(duì)角點(diǎn)，每個(gè)斜向切刀的切面呈矩形。

進(jìn)一步的：所述矩形鉆頭中心導(dǎo)向切刀與外部框架兩長(zhǎng)邊中點(diǎn)位置連接，其切面形狀為矩形。

進(jìn)一步的：所述矩形鉆頭連接螺孔位于中心導(dǎo)向切刀、斜向切刀相交位置。

進(jìn)一步的：所述矩形鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)計(jì)上蓋板上側(cè)邊為斜邊。

進(jìn)一步的：所述上蓋板和下蓋板通過連接合頁(yè)連接在一起。

本發(fā)明還提供了利用所述的矩形鉆孔應(yīng)力測(cè)試裝置的監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：