一种顶板岩层水平挤压力监测装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种顶板岩层水平挤压力监测装置及使用方法，涉及压力监测技术领域，该装置包括测压段、连接杆、液压泵、压力表、高压油管、压力控制阀、托盘、推杆和连接套管，连接杆上设置有测压段，推杆前端和连接杆相连，托盘设置在推杆后端，连接套管和托盘相连，高压油管和液压泵相连，高压油管通过推杆和连接杆的内腔伸至测压段；测压段包括主管、液压囊、固定圈、阻隔片、外枕壳和连接套，液压囊两端通过固定圈套设在主管上，主管上设置有注油口和液压囊相通，外枕壳套设在主管上，外枕壳外侧包裹有连接套，固定圈和外枕壳之间设置阻隔片。本发明专利技术解决了巷道顶板围岩水平挤压力监测困难的技术问题，具有操作简便，测量准确等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种顶板岩层水平挤压力监测装置及使用方法
本专利技术涉及压力监测
，尤其是一种用于监测顶板岩层水平挤压力的装置及该装置的使用方法。
技术介绍
我国每年新掘大量的煤巷，锚杆支护的巷道占煤巷的80％以上，为保证锚杆支护安全性，必须合理确定锚杆支护参数。将锚杆锚固段设置在水平压力最大处可以增大锚杆与锚固剂之间的粘结力，增强锚固效果，因此合理确定锚固段位置、提升锚杆支护效果首先需要测量水平应力的大小。煤矿井下围岩应力测试方法主要有水压致裂法和套筒致裂法，其中水压致裂法在指定位置采用止水封隔器密闭压裂点，用液压泵加压将孔壁压裂的方法测量围岩应力，测试仪器较笨重，对于围岩较为破碎的情况适应性不强；套筒致裂法采用向橡胶套筒加压使其压裂钻孔，依次来求得围岩应力，但是在测试完成后需进行计算过程，使用的地应力测试仪不能直接反应围岩应力大小，结果不够直观。围岩应力还可以通过钻孔应力计等仪器测量，中国申请专利CN203669931U提出的多点应力计可以实现多点应力实时测试，但是对于顶板应力的监测，其测量装置的推送和固定难度较大。为准确测量顶板的水平挤压力，准确、简便的确定围岩应力大小，进一步的为锚杆设计提供依据，需要对现有的水平挤压力监测装置和监测方法做进一步的改进。
技术实现思路
为解决巷道顶板围岩水平挤压力监测困难的技术问题，本专利技术提供了一种顶板岩层水平挤压力监测装置及使用方法，具体技术方案如下。一种顶板岩层水平挤压力监测装置，包括测压段、连接杆、液压泵、压力表、高压油管、压力控制阀、托盘、推杆和连接套管；所述连接杆和测压段相连，推杆前端和连接杆相连，推杆后端穿过托盘，连接套管和托盘相连；所述高压油管和液压泵相连，高压油管通过推杆和连接杆的内腔伸至测压段；所述测压段包括主管、液压囊、固定圈、阻隔片、外枕壳和连接套；所述液压囊两端通过固定圈套设在主管上，主管上设置有注油口和液压囊相通；所述外枕壳套设在主管上，外枕壳外侧包裹有连接套，固定圈和外枕壳之间设置阻隔片。优选的是，高压油管每条分为多段，高压油管之间通过油管接头连接，其中一段连接在液压泵上，一段设置在推杆和连接杆的内腔，还有一段设置在测压段内；所述连接套管内设置有油管接头；所述液压泵连接的高压油管上还设置有压力控制阀和压力表。优选的是，连接杆连接有2个或多个测压段，每个测压段均设置一条连通的高压油管；所述高压油管长度的设计余量放置在连接套管内。优选的是，高压油管和主管上的注油口通过油管接头相连，主管两端的管壁内侧设置有内螺纹和连接杆的外螺纹配合，主管两端管壁的外侧设置有外螺纹和阻隔片的内螺纹配合。优选的是，外枕壳分为形状相同的4部分，外枕壳的组合体为圆柱状外壳；所述外枕壳在液压囊收缩状态下组合套设在主管上，在液压囊充液膨胀状态下外枕壳分为4部分胀开。优选的是，连接套两端和主管紧密贴合，连接套压紧外枕壳两端和主管接触。优选的是，托盘设置有通孔，连接杆穿过托盘的通孔；所述连接套管和托盘外凸部位的外螺纹连接；所述推杆通过连接套管推送连接杆和测压段。进一步优选的是，主管和推杆使用钢材料制作而成，所述液压囊和连接套使用柔性橡胶材料制作而成；所述压力表使用数显压力表；所述液压泵采用高压泵。一种顶板岩层水平挤压力监测装置的使用方法，使用上述的一种顶板岩层水平挤压力监测装置，步骤包括：a.将连接杆和测压段连接，连接杆和测压段内腔的高压油管通过油管接头连接，固定托盘并安装连接套管；b.推杆将连接杆和测压段推送进入钻孔，当托盘和顶板固定后，拆卸掉连接套管和推杆；c.连接外露的高压油管，连接液压泵、压力控制阀和压力表；d.打开压力控制阀上的开关，使用液压泵注油加压，当压力表读数达到5～6MPa后，停止加压，液压油回流；重复本步骤2～5次，排空高压油管内的空气；e.使用液压泵注油加压，当压力表读数达到5～6MPa后，关闭压力控制阀；f.重复步骤d和步骤e分别给多个测压段加压注液压油；g.拆卸液压泵，监测并保存压力表的监测数据；h.打开压力控制阀，放出液压油；将连接套管和推杆连接，利用推杆连接并将连接杆和测压段从钻孔内取出。本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术提供的顶板岩层水平挤压力监测装置，设置液压泵和测压段对钻孔内的点进行水平挤压力的监测，通过设置一个钻孔即可监测多个钻孔深度的水平挤压力，并且各个测压段之间的监测互不干扰；高压油管设置在推杆和连接杆的内腔，从而能够保护高压油管的安全；并且该监测装置方便拆卸，能够重复利用。(2)测压段采用组合式的外枕壳更好的和钻孔内的围岩接触，压力测量的准确性更高；使用推杆和连接杆的组合方便在不同深度的钻孔使用，不同长度的推杆和连接杆组合从而扩大监测范围；在固定圈和外枕壳之间设置阻隔片，两侧的阻隔片有效的防止了液压囊沿主管的方向膨胀，从而保证监测的准确性。(3)使用该装置进行监测时，仅需要记录压力表的读数即可确定顶板的水平挤压力，并且可以长期有效的监测水平挤压力；设置托盘能够保证在连接杆和测压段推入后，托盘能够托住钻孔内的结构；连接套管用于收纳高压油管的长度余量，从而保证伸缩更便捷。另外，本专利技术还具有结构简单，携带使用方便，经济耐用等优点。附图说明图1是顶板岩层水平挤压力监测装置结构示意图；图2是钻孔内外安装结构示意图；图3是测压段结构示意图；图4是测压段剖面结构示意图；图5是测压段截面结构示意图；图6是主管剖面结构示意图；图7是主管截面结构示意图；图8是外枕壳部分结构示意图；图9是外枕壳整体结构示意图；图10是托盘结构示意图；图11是托盘截面结构示意图；图中：1-测压段；11-主管；111-注油口；112-外螺纹；113-内螺纹；12-液压囊；13-固定圈；14-阻隔片；15-外枕壳；16-连接套；2-连接杆；3-液压泵；4-压力表；5-高压油管；6-压力控制阀；7-托盘；8-推杆；9-连接套管。具体实施方式结合图1至图11所示，本专利技术提供了一种顶板岩层水平挤压力监测装置及使用方法，具体实施方式如下。一种顶板岩层水平挤压力监测装置具体结构包括测压段1、连接杆2、液压泵3、压力表4、高压油管5、压力控制阀6、托盘7、推杆8和连接套管9，如图1所示。连接杆2和测压段1通过螺纹相连，推杆8前端和连接杆2相连，托盘7设置在推杆8后端，连接套管9和托盘7相连，高压油管5和液压泵3相连，高压油管5通过推杆8和连接杆2的内腔伸至测压段1。连接杆2和测压段1的组合方便监测不同深度下的水平挤压力，推杆8保证了装置能够进行深孔监测，托盘7和连接套管9方便钻孔内装置的固定和高压油管5的放置，液压泵3和压力表4的组合方便实时监测，通过液压泵3和压力表4以及压力控制阀6可以实现水平挤压力的长效监测。利用该装置可以设置多个测压段，并根据测点的位置选择合适长度的连接杆，连接后保证各个测压段设置在指定的测点，准确性高。利用该装置可以通过设置一个钻孔监测多个钻孔深度的水平挤压力，并且各个测压段之间的监测互不干扰。测压段1具体包括主管11、液压囊12、固定圈13、阻隔片14、外枕壳15和连接套16，如图3～9所示，液压囊12两端通过固定圈13套设在主管11上，主管11上设置有注油口111和液压囊12相通，固定圈13和主管11之间还可以设置密封垫圈，保证液压囊12的密封性。外枕壳15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶板岩层水平挤压力监测装置，其特征在于，包括测压段、连接杆、液压泵、压力表、高压油管、压力控制阀、托盘、推杆和连接套管；所述连接杆和测压段相连，推杆前端和连接杆相连，推杆后端穿过托盘，连接套管和托盘相连；所述高压油管和液压泵相连，高压油管通过推杆和连接杆的内腔伸至测压段；所述测压段包括主管、液压囊、固定圈、阻隔片、外枕壳和连接套；所述液压囊两端通过固定圈套设在主管上，主管上设置有注油口和液压囊相通；所述外枕壳套设在主管上，外枕壳外侧包裹有连接套，固定圈和外枕壳之间设置阻隔片。

【技术特征摘要】
1.一种顶板岩层水平挤压力监测装置，其特征在于，包括测压段、连接杆、液压泵、压力表、高压油管、压力控制阀、托盘、推杆和连接套管；所述连接杆和测压段相连，推杆前端和连接杆相连，推杆后端穿过托盘，连接套管和托盘相连；所述高压油管和液压泵相连，高压油管通过推杆和连接杆的内腔伸至测压段；所述测压段包括主管、液压囊、固定圈、阻隔片、外枕壳和连接套；所述液压囊两端通过固定圈套设在主管上，主管上设置有注油口和液压囊相通；所述外枕壳套设在主管上，外枕壳外侧包裹有连接套，固定圈和外枕壳之间设置阻隔片。2.根据权利要求1所述的一种顶板岩层水平挤压力监测装置，其特征在于，所述高压油管每条分为多段，高压油管之间通过油管接头连接，其中一段连接在液压泵上，一段设置在推杆和连接杆的内腔，还有一段设置在测压段内；所述连接套管内设置有油管接头；所述液压泵连接的高压油管上还设置有压力控制阀和压力表。3.根据权利要求2所述的一种顶板岩层水平挤压力监测装置，其特征在于，所述连接杆连接有2个或多个测压段，每个测压段均设置一条连通的高压油管；所述高压油管长度的设计余量放置在连接套管内。4.根据权利要求1所述的一种顶板岩层水平挤压力监测装置，其特征在于，所述高压油管和主管上的注油口通过油管接头相连，所述主管两端的管壁内侧设置有内螺纹和连接杆的外螺纹配合，主管两端管壁的外侧设置有外螺纹和阻隔片的内螺纹配合。5.根据权利要求1所述的一种顶板岩层水平挤压力监测装置，其特征在于，所述外枕壳分为形状相同的4部分，外枕壳的组合体为圆柱状外壳；所述外枕壳在液压囊收缩状态下组合套设在主管...

【专利技术属性】
技术研发人员：于凤海，周凯，谭云亮，高学鹏，赵伟，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37