[發明專利]一種應力解除地應力測量的智能設備及其使用方法

有效

• 申請號: 202110300812.8
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113049161B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 喬偉;程香港;竇林名;許開卿;郭曉勝;崔恒;丁乃峰;宋士康;卜中國;劉夢楠;王先彭
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;陜西正通煤業有限責任公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李翩

本發明公開了一種應力解除地應力測量的智能設備及其使用方法，該設備包括組合量測設備和手持信號傳輸設備；組合量測設備包括鉆頭鉆進組合裝置、傳感器裝置以及殼體；鉆頭鉆進組合裝置包括從內到外通過卡簧裝置依次貼合嵌套在一起的內層孕鑲金剛石鉆頭、夾層傾斜孕鑲金剛石鉆頭以及外層孕鑲金剛石鉆頭，手持信號傳輸設備能夠控制鉆頭鉆進組合裝置內的各個鉆頭變換位置進行施工，本設備能夠快速、便捷、有效的進行礦井井下地應力測量的施工，為礦井圍巖穩定性分析以及實現地下工程安全開挖生產提供科學依據，充分滿足了地應力測試的需求。

技術領域

本發明涉及煤礦安全開采技術領域，具體涉及一種應力解除地應力測量的智能設備及其使用方法。

背景技術

隨著煤炭資源開采強度和深度的逐漸增加，動力災害事故頻發。沖擊礦壓是典型的煤礦動力災害，具有突、猛、急等特點，往往會造成井巷嚴重破壞和人員重大傷亡。地應力是引起采礦及其他各種地下工程變形和破壞的根本作用力，地應力場的大小和方向對沖擊礦壓有著顯著的影響，準確測量區域現今地應力狀態對圍巖穩定性分析以及實現地下工程安全開挖生產具有重要作用和意義。

應力解除法是最常見的地應力測量方法，前期大量的工程實踐證明應力解除法能較準確地量測出巖體中的天然應力，在《工程巖體試驗方法標準》(GB/T50266-2013)中介紹了應力解除法測試的基本步驟，但由于井下施工條件較差，地應力測量工作仍存在很多棘手的問題：

①施工時需要往復進行鉆具拆卸和安裝工作，工序繁瑣，施工時間久，且擾動破壞影響較大，容易造成塌孔，致使測量工作無法繼續進行；

②鉆孔施工時，由于地層并不是均質的，且賦存條件復雜，容易造成應力解除孔傾斜或應力解除孔孔徑擴大，導致測量用孔與應力解除孔不同心，或測量用孔孔斜，導致空芯包體應變計無法安裝；

③應變計安裝時，使用安裝桿并不能準確的將應變計送到小孔內，空腔內的環氧樹脂一旦被擠出，由于空芯包體腔體內有殘留的環氧樹脂，空芯包體應變計將無法繼續使用；

④空芯包體傳感器接線較長，應力解除施工時，在鉆桿內容易被絞段，造成無法繼續測量數據；

⑤測量深度在30m以內，無法深孔測量。

為此，迫切需要開發一種應力解除地應力測量的智能設備，以滿足礦井井下測量地應力的需求。

發明內容

針對上述存在的技術不足，本發明的目的是提供一種應力解除地應力測量的智能設備及其使用方法，其能夠快速、便捷、有效的進行礦井井下地應力測量的施工，為礦井圍巖穩定性分析以及實現地下工程安全開挖生產提供科學依據，充分滿足了地應力測試的需求。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種應力解除地應力測量的智能設備，包括組合量測設備和手持信號傳輸設備；所述組合量測設備包括鉆頭鉆進組合裝置、傳感器裝置以及殼體；

所述鉆頭鉆進組合裝置包括從內到外通過卡簧裝置依次貼合嵌套在一起的內層孕鑲金剛石鉆頭、夾層傾斜孕鑲金剛石鉆頭以及外層孕鑲金剛石鉆頭，所述鉆頭鉆進組合裝置的頂部還設有切削具以及水口；

所述鉆頭鉆進組合裝置內還設有用于實現內層孕鑲金剛石鉆頭、夾層傾斜孕鑲金剛石鉆頭以及外層孕鑲金剛石鉆頭切換工作的齒輪傳動系統；

所述傳感器裝置包括陀螺儀裝置和能夠測出測量孔孔壁上應變大小的應變測量裝置；所述陀螺儀裝置能夠反映傳感器裝置所處位置形態以及應變測量裝置內應變花的狀態；

所述殼體為圓柱狀筒型結構，所述殼體上段用于放置鉆頭鉆進組合裝置，所述殼體下段為空芯的可拆卸變頭，殼體下段為鉆頭鉆進組合裝置上下運移和取芯提供空間，可拆卸變頭底部能夠安裝在鉆機鉆桿上；