[發明專利]一種在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的裝置和方法

在審

• 申請號: 202010433497.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111502642A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 徐帥;韓明飛;楊正明;李家后;田猛;楊敏
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B47/00;E21B47/017;E21B41/00;E21B41/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱;范象瑞

1.一種在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的裝置，其特征在于：由殼體、應力傳感器(5)、防腐熱縮套(4)、進液管(2)和膨脹劑(3)組成；

所述殼體由柔性材料制作、內外雙層設置的圓筒形膨脹殼(1)和由硬質材料制作的底座(7)組成，殼體的外徑略小于巖石鉆孔(10)的孔徑，長度小于巖石鉆孔的深度；膨脹殼通過底座上的接口與底座相接；

所述應力傳感器(5)由所述防腐熱縮套包裹，其外徑略小于膨脹殼內層的直徑，置于殼體的軸向中心，應力傳感器下端的傳感器引線管(9)通過引線管孔道從底座中伸出；

所述進液管(2)由一組由硬質材料制成、沿殼體軸向均勻間隔分布在膨脹殼內層和外層之間的圓管組成，管壁上有均勻間隔分布的出液孔(21)；進液管下端的進液口(73)通過底座中設置的環形進液通道(72)和進液通道入口(73)與輸液管(8)相接；

所述膨脹劑(3)填充在所述膨脹殼的內外層之間，將所述進液管埋置在膨脹劑中。

2.根據權利要求1所述的在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的裝置，其特征在于：所述膨脹劑由重量配比CaO70％、白砂10％、減水劑5％、粘結劑5％、無水乙醇10％、塑型材料10％為原料，將減水劑、粘結劑溶于無水乙醇中形成溶液，將溶液倒入CaO中，攪拌均勻制成。

3.用權利要求1所述在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的裝置在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的方法，包括以下步驟：

a)礦山確定應力監測區域并打好鉆孔，依據鉆孔大小確定殼體的尺寸；

b)將防腐熱縮套套在應力傳感器上，用熱風機吹縮至緊貼應力傳感器的外壁；

c)將套有防腐熱縮套的應力傳感器置入膨脹殼的內層中，應力傳感器置的上端置入膨脹殼頂部的應力傳感器安裝孔(76)中；把進液管置入膨脹殼的內層和外層之間；然后向膨脹殼的內層和外層之間填充膨脹劑，將進液管預埋在膨脹劑中；

d)將殼體的底座與殼體的膨脹殼相接：進液管與底座上的進液管下插孔相接，應力傳感器引線管通過殼體底座上的引線孔道從底座中伸出，完成裝置的組裝；

e)在底座上的進液通道入口接輸液管，利用壓力設備將水通過輸液管、進液通道入口和環形進液通道分別進入各個進液管，通過進液管管壁上的進液孔對膨脹劑充分注水；

f)將充分注水后的裝置放入巖石鉆孔中，使裝置的頂部觸及巖石鉆孔的底部，30min后膨脹劑膨脹，其膨脹力使殼體的膨脹殼內外兩層徑向膨脹，膨脹殼的內層與包裹防腐熱縮套的應力傳感器緊貼，膨脹殼的外層與巖石鉆孔周圍的巖壁緊貼，應力傳感器通過膨脹后固化的膨脹劑與巖石鉆孔周圍的巖壁緊固在一起，確保應力傳感器與巖壁之間無縫隙，提高應力監測的精準度；

g)回收應力傳感器：應力監測完成后，如需回收應力傳感器，用壓力設備將腐蝕劑通過輸液管和底座上的進液通道向進液管送腐蝕劑，使腐蝕劑通過進液管上的進液孔充分進入膨脹劑中，使固化的膨脹劑溶解，等膨脹劑與腐蝕劑完全反應由固態變為松散狀態后，通過人工拽動應力傳感器的引線管，將應力傳感器連同殼體的底座一起脫離松散的膨脹劑，從巖石鉆孔中取出，供下次使用。

4.根據權利要求4所述用權利要求1所述在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的裝置在巖體鉆孔內安裝應力傳感器的方法，其特征在于：所述步驟g)中的腐蝕劑由濃硝酸和濃鹽酸按體積比1:5混合構成。