[其他]鉆孔油枕應力計

無效

• 申請號: 87206234
• 申請日: 1987-04-14
• 公開（公告）號: CN87206234U
• 公開（公告）日: 1988-05-25
• 發明（設計）人: 宋維堯
• 申請（專利權）人: 煤炭工業部煤炭科學研究院北京開采研究所
• 主分類號: G01L1/02
• 分類號: G01L1/02
• 代理公司: 煤炭工業部科學研究院專利事務部
• 代理人: 藺素珍

鉆孔油枕應力計是一種礦用荷載量測儀器，主要用于對巖體、煤體的應力變化進行觀測?？捎脕頊y量井筒圍巖應力、煤柱應力、工作面超前壓力、采場頂底板應力和巷道四周應力。

現有的鉆孔油枕應力計主要由油枕、油泵、操縱閥、管路、壓力表組成。油枕通過管路與壓力表、聯通閥、油泵相連。

油枕由枕殼和包體組成。枕殼是由兩片金屬對焊而成，包體為一圓柱體包在枕殼外面。

操縱閥中有一個閥錐，其作用是接通或切斷油泵與油枕的油路并對油枕系統起密封作用。

使用時，在需要安儀器處，按設計深度打鉆孔將油枕放入孔內。啟動泵，打開操縱閥上的閥錐。待油枕達到初始壓力后，擰動閥錐，切斷泵與系統的通道，并使油枕系統密封。枕殼在油壓的作用下向外膨脹，使包體壓緊鉆孔。鉆孔應力將通過油枕轉變為油枕內的液體壓力。該壓力由壓力表讀出后經換算得出鉆孔應力。

目前該類儀器在法國、美國、西德等國家均有使用，我所從1971年開始研制，近幾年已在煤礦使用。其中法國煤炭研究院和美國礦業局研制的預包式油枕應力計與本實用新型比較接近。法國的油枕枕殼為銅板，包體為環氧樹脂。美國的油枕枕殼為不銹鋼板，包體為水泥。

現有的應力計存在以下問題，有待進一步解決：

用壓力表指示的測值分辨度不高，只能在鉆孔出口處觀測，不能遠距離觀測，使用不夠安全。由于銅或不銹鋼制成的枕殼抗蠕變能力差，另外用環氧樹脂和水泥制成的包體膨脹后可能產生多處破裂，因此油枕的膨脹量不能太大，相應地對鉆孔尺寸要求嚴格，如法國和美國的油枕直徑均為40毫米要求鉆孔直徑為42毫米，鉆孔的變化量只有2毫米，難以保證。同時枕殼在常時間應力狀態下的蠕變及包體破裂都會造成一定的測量誤差。用閥錐密封需人工操作，同時有滲漏現象也會造成測量誤差。

本實用新型的主要任務是研制一種能遠距離觀測、具有高分辨度的鉆孔油枕應力計。

其次，本實用新型還將進一步提高應力計的測量精度；使其操作方便。

如附圖所示，本實用新型主要由油枕〔1〕、鋼弦式壓力－頻率轉換器〔2〕、操縱閥〔3〕、管路〔4〕、油泵〔5〕、鋼弦頻率計〔6〕組成。鋼弦式壓力－頻率轉換器〔2〕的一端通過管路〔4〕與油枕〔1〕、操縱閥〔3〕、油泵〔5〕相連，另一端經電纜與鋼弦頻率計〔6〕相連。

如附圖A－A剖面所示，油枕是由枕殼〔7〕和包體〔8〕組成的。枕殼材料采用優質冷軋鋼板制成，包體〔8〕為二塊近于半圓柱體的金屬或高強度的塑料塊。其底面用膠粘接在枕殼上。外表面為圓弧表面。

操縱閥采用球形單向閥，可實現自動開啟關閉油路，密封可靠。

使用時將油枕放入鉆孔中，啟動油泵，單向閥自動開啟，待油枕達到初始壓力后停止打壓供油，單向閥自動關閉并使油枕系統密封。此時枕殼膨脹使包體外表面與鉆孔壁壓緊。鉆孔應力通過油枕轉換成液體壓力，經鋼弦式壓力－頻率轉換器將液體壓力轉換為頻率信號，該頻率信號由鋼弦頻率計接收并顯示。根據所顯示的頻率值即可換算出鉆孔應力。

本實用新型的優點在于：

1.采用鋼弦式壓力－頻率轉換器及鋼弦頻率計代替壓力表，提高了測值的分辨度和精確度，分辨度可提高8～10倍；抗干擾能力強能夠遠距離觀測，可遠離鉆孔100～300米，使用安全可靠。

2.由于枕殼采用優質冷軋鋼板，抗蠕變能力強，包體采用金屬或高強度的塑料在加壓過程中不產生破裂，因此油枕的膨脹量可加大，相應地鉆孔的適用范圍也擴大了。如油枕斷面最大尺寸42毫米時鉆孔適用范圍可為φ43～φ52毫米，采用煤礦井下通用的煤電鉆打孔即可滿足要求，不需特殊鉆具，操作方便成本低。同時減小了測量誤差。

3.采用球形單向閥操作簡便，密封性能可靠。

附圖為一實施例。該例中枕殼為優質冷軋鋼板，包體采用30號鋼。油泵為通用的手動泵，鋼弦壓力－頻率轉換器為本所設計。鋼弦頻率計采用本所設計的ZPY－Ⅱ、ZPY－1或WXL－2型鋼弦頻率計。經實驗室在100米處測試效果良好。