[發明專利]一種氫鍵破裂預測煤巖沖擊地壓裝置及其預測方法

有效

• 申請號: 202010319334.0
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111551624B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 田瑩;張強;劉偉
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N27/61
• 分類號: G01N27/61;G01N25/72;G01L5/00;G01V3/08;G01V9/00;G06F30/20
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 陳曉寧;韓惠琴

1.一種氫鍵破裂預測煤巖沖擊地壓裝置，其特征在于：包括伸入到煤巖鉆孔內的結構體和預測分析模塊，該結構體內設有：

電壓信號采集模塊，用于采集不同深度下煤巖鉆孔內壁的瞬態電壓值；

溫度采集模塊，用于采集不同深度下煤巖鉆孔內部的溫度變化；

信號發射模塊(80)，與所述電壓信號采集模塊和溫度采集模塊連接，用于將采集到的信息實時發送到預測分析模塊；

所述預測分析模塊與所述信號發射模塊(80)連接，用于將接收到的信號與煤巖破裂實驗采集的數據進行比對分析，得到煤巖鉆孔內不同深度下煤巖破裂程度與應力集中區域，通過煤巖破裂程度及煤巖破裂位置對煤巖沖擊地壓危險等級及強度進行有效預測；

所述結構體為多個，并且各結構體相互之間通過螺紋連接；

每個結構體包括前端蓋(10)、后端蓋(50)、以及位于所述前端蓋(10)和后端蓋(50)之間的多個結構體中段(40)；

所述后端蓋(50)與結構體中段(40)上都帶有所述電壓信號采集模塊和溫度采集模塊；

所述結構體中段(40)內設置有隔熱密閉殼體(30)，所述隔熱密閉殼體(30)內設有信號發射模塊(80)和用于給各個模塊供電的電源模塊(90)；

所述電壓信號采集模塊為電壓傳感器，放置在所述后端蓋(50)與結構體中段(40)上的電壓傳感器放置槽(61)中，用于采集煤巖破裂產生的微弱電壓；

所述溫度采集模塊為溫度傳感器，放置在所述后端蓋(50)與結構體中段(40)上的溫度傳感器放置槽(62)中，并呈環形均勻分布，用于采集煤巖鉆孔內壁的溫度；

所述前端蓋(10)、后端蓋(50)與結構體中段(40)采用導電性與導熱性良好的材料制成。

2.如權利要求1所述的氫鍵破裂預測煤巖沖擊地壓裝置，其特征在于，所述前端蓋(10)、后端蓋(50)與結構體中段(40)相互之間都放置有絕緣密封墊圈(20)，用于避免對應破裂區域產生的自由電荷轉移到相鄰的結構體上。

3.如權利要求1所述的氫鍵破裂預測煤巖沖擊地壓裝置，其特征在于，所述前端蓋(10)、后端蓋(50)與結構體中段(40)靠近其外表面的軸向方向上形成有螺紋孔(70)，使用長螺栓依次通過前端蓋(10)、后端蓋(50)與結構體中段(40)的螺紋孔(70)將前端蓋(10)、后端蓋(50)與結構體中段(40)連接在一起。

4.一種如權利要求1至3任一項所述的氫鍵破裂預測煤巖沖擊地壓裝置的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10：在巷道壁鉆孔采集鉆孔內不同深度下煤巖樣品，將煤巖樣品送往實驗室進行煤巖破裂實驗并采集數據；

S20：將數據整理后傳遞給計算機，該數據作為預測裝置判斷煤巖沖擊地壓的標準；

S30：將結構體放入到預測鉆孔內；

S40：通過結構體上的電壓信號采集模塊和溫度采集模塊采集鉆孔不同位置處的電壓和溫度數據；

S50：將采集到的數據通過信號發射模塊(80)傳遞給計算機；

S60：計算機結合破裂實驗數據分析鉆孔內不同位置煤巖破裂及應力狀況；

S70：根據煤巖破裂狀況及應力分布預測煤巖沖擊地壓。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟S10中，對煤巖樣品逐次增加壓力，記錄不同壓力下樣品破裂程度及產生的瞬態電壓與溫度變化，根據樣品破裂程度劃分等級，將不同破裂等級下產生的瞬態電壓溫度變化劃分區間。