一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法技术

本发明专利技术涉及到一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动。本发明专利技术光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法中采用的胶水固化后的硬度与煤层结构的硬度相近，使得由该胶水联结起来的钻孔应力计和煤层能够紧密贴合，从而保证了煤层应力传递的连续性，使得测量结构更真实、准确，可以适用于各种需要实现测量传感器和测量孔紧密接触的应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感技术，特别涉及到用于实时监测煤岩应力的钻孔应力计的安装方法。
技术介绍
我国是世界第一产煤大国，随着浅部煤层开采完毕，我国煤矿开采逐渐进入深部开采的领域，在开采深度超过600米以后，由于地层重力导致巷道、工作面的高应力集中区域越来越多，从而使得煤岩动力灾害越来越频繁。由于煤岩动力灾害是煤岩在外界高应力作用下短时间内发生的一种具有动力效应和灾害后果的现象，它的孕育、形成和发生始终与煤岩体应力及能量积聚释放密切相关。因此掌握煤岩应力应变规律，通过钻孔应力计实时监测煤岩应力状态，可以有效地对矿井动力灾害进行预警，减少事故发生。现有技术中钻孔应力计的安装方法主要有直插式、油包式和灌浆式。其中，直插式的安装方法是在煤层中的待测位置处钻孔，然后将应力计直接插入到煤层中，该方法虽然简单，但是由于钻孔应力计本身尺寸比钻孔孔径要小，使得其与周围煤层之间存在着间隙，无法与煤层紧紧贴合，当应力变化传导至监测点位时，实际应力被钻孔本身结构变形卸载，钻孔应力计所测应力总是小于实际应力，甚至出现测量值为0的情况，且被卸载的应力同钻孔的结构及附近的地质构造有关系，无法对其定量计算，因而不能采用算法补偿此应力，致使钻孔应力计测量结果总是偏小，导致预警延缓，甚至无法预料的人员伤亡。油包式的安装方法是将传感器包裹在油包之中，传感器插入钻孔中，通过向油包加油，导致油包膨胀的方式实现钻孔和传感器的紧密接触，以弥补钻孔应力计与煤层之间的间隙，但是该方法存在着漏油以及需要长期维护等问题。灌浆式的安装方法是在传感器安装至钻孔中后，通过喷浆机将水泥等流体物质注入钻孔中，由于钻孔深度长达10米左右，钻孔底部在喷浆后存在残留的空气，由于钻孔内空气的压力导致喷浆流体不能进入到钻孔底部，喷浆流体不能完全覆盖传感器，甚至仅覆盖传感器的尾端部分，不能完全保证传感器同煤层的紧密接触，在实际使用中测量效果相比较于直插式几乎没有改进。另外，由于采用灌浆式安装方法，喷浆流体凝固后完全包裹住传感器的信号传输电缆、电源电缆，或者传输光纤，导致在钻孔附近的煤层出现裂缝发育时，信号传输电缆、电源电缆，或者传输光纤极易折断，折断后无法修复。
技术实现思路
本专利技术专利的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法。本专利技术的光纤光栅钻孔应力计安装方法要能够做到操作简单，确保钻孔应力计和煤层紧密贴合，保证煤层应力传递的连续性，使得测量结果精确可靠。为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下：一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，其特征在于，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动，该方法包括如下详细安装步骤：第一步，在深煤层中钻探出钻孔，该钻孔用于放置钻孔应力计以测量煤层收到的外部应力扰动；准备胶棒，该胶棒内装有胶水；在钻孔应力计的前端装有钉子，钉子用于刺破胶棒以使胶水流出，钻孔应力计的后端装有柔性挡板，柔性挡板用于阻挡胶水的回流；第二步，利用安装工具将胶棒和钻孔应力计送入至钻孔中，将胶棒置于钻孔应力计前端以送到钻孔的底部，将安装工具退出；第三步，利用一个安装杆顶住钻孔应力计，继续将钻孔应力计往前推，一直到底使得钻孔应力计前端的钉子刺破所述的胶棒，胶棒内的胶水渗出，部分胶水渗透至煤层空隙，部分胶水填充钻孔应力计和钻孔之间的空隙，从钻孔内回流的胶水被钻孔应力计后端的柔性挡板阻挡，多余的胶水深入到煤层中；第四步，所述的胶水粘度小，凝固后的硬度接近煤层的硬度，胶水发生化学反应温度低于120℃，凝固过程中的体积膨胀系数大于1.5倍，所述柔性挡板的直径略大于钻孔的孔径；当钻孔和煤层中的胶水完全凝固后，钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，完成钻孔应力计的在钻孔中的安装。一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，其特征在于，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动，该方法包括如下详细安装步骤：第一步，在深煤层中钻探出钻孔，该钻孔用于放置钻孔应力计以测量煤层收到的外部应力扰动；准备胶棒，该胶棒内装有胶水和钻孔应力计；第二步，利用安装工具先将一个尖锐器具放入到钻孔底部，再将包裹有钻孔应力计的胶棒送入至钻孔中；第三步，利用安装工具持续推着胶棒前进，使得胶棒前端与尖锐器具接触并刺破该胶棒，胶棒内的胶水渗出，部分胶水渗透至煤层空隙，部分胶水填充钻孔应力计和钻孔之间的空隙；第四步，所述的胶水粘度小，凝固后的硬度接近煤层的硬度，胶水发生化学反应温度低于120℃，凝固过程中的体积膨胀系数大于1.5倍，所述柔性挡板的直径略大于钻孔的孔径；当钻孔和煤层中的胶水完全凝固后，钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，完成钻孔应力计的在钻孔中的安装。一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，其特征在于，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动，该方法包括如下详细安装步骤：第一步，在深煤层中钻探出钻孔，该钻孔用于放置钻孔应力计以测量煤层收到的外部应力扰动；第二步，利用安装工具将钻孔应力计至所述钻孔的底部；第三步，将装有胶水的助推器向钻孔中注入胶水，注入部分胶水渗透至煤层空隙，部分胶水填充钻孔应力计和钻孔之间的空隙，胶水推入后及时将助推器退出；第四步，所述的胶水粘度小，凝固后的硬度接近煤层的硬度，胶水发生化学反应温度低于120℃，凝固过程中的体积膨胀系数大于1.5倍，所述柔性挡板的直径略大于钻孔的孔径；当钻孔和煤层中的胶水完全凝固后，钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，完成钻孔应力计的在钻孔中的安装。基于上述技术方案，本专利技术光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法与现有技术相比具有如下技术优点：1、由于本专利技术光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法中采用的胶水固化后的硬度与煤层结构的硬度相近，使得由该胶水联结起来的钻孔应力计和煤层能够紧密贴合，从而保证了煤层应力传递的连续性。2、由于胶水具有膨胀的特性，在凝固后形成的稳定结构，消除了原有的钻孔对煤层应力的卸压效应，解决了原来钻孔应力计测量无数据或者测量值总是小于实际值的问题，使得测量结构更真实、准确。3、本专利技术专利的安装方法中采用的设备和工装简单，安装操作方便，并且测量结果准确可靠。4、本专利技术专利的安装方法可以适用于各种需要实现测量传感器和测量孔紧密接触的应用场合，比如微震、声发射传感器在煤层中的安装，减少由于存在接触界面导致的能量剧减，提高系统测量精度。附图说明图1是本专利技术一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法实施例1的放置方式示意图。具体实施方式下面我们结合附图和具体的实施例来对本专利技术专利的光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法做进一步的详细说明，以求更为清楚明了地理解其结构组成和工作方式，但不能以此来限制本专利技术专利的保护范围。实施例1图1为本专利技术实施例1的结构示意图，如图所示，本专利技术的钻孔应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，其特征在于，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动，该方法包括如下详细安装步骤：第一步，在深煤层中钻探出钻孔，该钻孔用于放置钻孔应力计以测量煤层收到的外部应力扰动；准备胶棒，该胶棒内装有胶水；在钻孔应力计的前端装有钉子，钉子用于刺破胶棒以使胶水流出，钻孔应力计的后端装有柔性挡板，柔性挡板用于阻挡胶水的回流；第二步，利用安装工具将胶棒和钻孔应力计送入至钻孔中，将胶棒置于钻孔应力计前端以送到钻孔的底部，将安装工具退出；第三步，利用一个安装杆顶住钻孔应力计，继续将钻孔应力计往前推，一直到底使得钻孔应力计前端的钉子刺破所述的胶棒，胶棒内的胶水渗出，部分胶水渗透至煤层空隙，部分胶水填充钻孔应力计和钻孔之间的空隙，从钻孔内回流的胶水被钻孔应力计后端的柔性挡板阻挡，多余的胶水深入到煤层中；第四步，所述的胶水粘度小，凝固后的硬度接近煤层的硬度，胶水发生化学反应温度低于120℃，凝固过程中的体积膨胀系数大于1.5倍，所述柔性挡板的直径略大于钻孔的孔径；当钻孔和煤层中的胶水完全凝固后，钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，完成钻孔应力计的在钻孔中的安装。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，其特征在于，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动，该方法包括如下详细安装步骤：第一步，在深煤层中钻探出钻孔，该钻孔用于放置钻孔应力计以测量煤层收到的外部应力扰动；准备胶棒，该胶棒内装有胶水；在钻孔应力计的前端装有钉子，钉子用于刺破胶棒以使胶水流出，钻孔应力计的后端装有柔性挡板，柔性挡板用于阻挡胶水的回流；第二步，利用安装工具将胶棒和钻孔应力计送入至钻孔中，将胶棒置于钻孔应力计前端以送到钻孔的底部，将安装工具退出；第三步，利用一个安装杆顶住钻孔应力计，继续将钻孔应力计往前推，一直到底使得钻孔应力计前端的钉子刺破所述的胶棒，胶棒内的胶水渗出，部分胶水渗透至煤层空隙，部分胶水填充钻孔应力计和钻孔之间的空隙，从钻孔内回流的胶水被钻孔应力计后端的柔性挡板阻挡，多余的胶水深入到煤层中；第四步，所述的胶水粘度小，凝固后的硬度接近煤层的硬度，胶水发生化学反应温度低于120℃，凝固过程中的体积膨胀系数大于1.5倍，所述柔性挡板的直径略大于钻孔的孔径；当钻孔和煤层中的胶水完全凝固后，钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，完成钻孔应力计的在钻孔中的安装。2.一种光纤光栅钻孔应力计在深煤层中的安装方法，其特征在于，该安装方法是将钻孔应力计和胶水放入到深煤层的钻孔中，胶水填充钻孔应力计与钻孔之间的空隙空间，胶水凝固将钻孔应力计和煤层形成一个受力整体，钻孔应力计真实地测量来自煤层外部的应力扰动，该方法包括如下详细安装步骤：第一步，在深煤层中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焰辉，黄煜，李飞庆，方立新，张静，赵浩，
申请(专利权)人：上海波汇科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31