一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器制造技术

本实用新型专利技术涉及矿山开采灾害监测领域，具体的说，涉及一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器。一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器，包括围岩应力监测设备和数据采集器，围岩应力监测设备对应插入到巷道近工作面煤壁侧的钻孔中，围岩应力监测设备与数据采集器信号连接。本实用新型专利技术能够对巷道围岩应力状况进行精准监测和实时监测，最大程度的提高监测力度，可以重复使用，减少了监测设备的费用。减少了监测设备的费用。减少了监测设备的费用。

【技术实现步骤摘要】
一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器


[0001]本技术涉及矿山开采灾害监测领域，具体的说，涉及一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器。

技术介绍

[0002]随着我国煤炭开采深度和开采强度的不断加大，导致深部矿井极易出现冲击地压等动力灾害事故，造成严重的设备损坏和人员伤亡等情况。由于深部煤岩体处于“三高一扰动”的围岩环境中，巷道及工作面开挖后围岩结构会受到较大的应力作用，在其支承压力作用范围内能够出现不同程度的应力异常增高区域。这些异常增高区域是发生冲击地压等动力灾害的主要区域，所以必须对这些区域加强监测，实施了解巷道围岩的应力分布范围及峰值大小，保证工作面及巷道的正常回采。因此，对于深部矿井，特别是具有冲击危险性的巷道，必须要采用一定的监测设备和仪器对巷道围岩进行监测，确保监测结果的准确性和实效性。
[0003]目前，对巷道围岩进行监测的设备主要是对巷道煤壁进行钻孔，通过钻孔对围岩内部煤岩体变化进行监测。监测方法主要分为两种方式，一种是传统方法，即以钻屑法为主的物理监测，将钻孔得出的煤粉量作为主要评判应力大小的标准；另一种是现代方法，即以测力装置为主的监测，有应变片式测力杆、液压式测力杆等。以上两类虽然到现在还在使用，且具有一些不可替代的优势，但也存在较多的缺陷，如钻屑法监测时需要每1米对煤粉量进行称重，存在很多不确定因素及较大误差；金属测力杆监测时数据不连续、结果滞后，且受到潮湿、温度等影响程度较大，所以监测结果不具有时效性和准确性。因此，为最大程度的保证对巷道围岩应力的实时监测和精准监测，研究一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器是必要的。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器，本技术能够对巷道围岩应力状况进行精准监测和实时监测，最大程度的提高监测力度，可以重复使用，减少了监测设备的费用。
[0005]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器，包括围岩应力监测设备和数据采集器，围岩应力监测设备对应插入到巷道近工作面煤壁侧的钻孔中，围岩应力监测设备与数据采集器信号连接。
[0007]围岩应力监测设备包括若干节监测杆，监测杆沿前后方向水平设置，各节监测杆前后间隔且依次首尾可拆卸连接，监测杆上套设有油压圆环袋，油压圆环袋的内壁与监测杆的外圆周粘接固定，相邻的两个油压圆环袋的相邻端均固定设置有油管快接接头，相邻的两个油压圆环袋通过相应的油管快接接头连接，最前侧的监测杆的前端固定连接有前尖后粗的圆锥形钻头，圆锥形钻头的后端面与最前侧的监测杆上的油压圆环袋前端粘接固
定，监测杆的中部外圆周上固定粘贴有若干个圆周阵列设置的应力传感器，应力传感器与油压圆环袋的内壁接触，最后侧的油压圆环袋的后端设置有测压表和供油口，供油口的外端安装有供油阀门，数据采集器分别与各个应力传感器通过导线信号连接。
[0008]监测杆由金属材料制成，监测杆的中部外圆周上开设有若干个圆周阵列布置的凹槽，各个应力传感器分别对应粘接嵌设在相应的各个凹槽内，应力传感器的高度高于凹槽的深度。
[0009]监测杆的外圆周在各个凹槽附近处沿其长度方向均开设有用于布置导线的圆形置线槽。
[0010]监测杆的长度为1～1.2m，监测杆的直径为30mm，油压圆环袋的直径为60mm，圆锥形钻头的最大直径与油压圆环袋的直径相同。
[0011]采用上述技术方案，一种巷道围岩应力动态变化的实时监测方法，包括以下步骤：
[0012]（一）、在需要进行围岩应力监测的工作面巷道区域进行打眼钻孔；
[0013]（二）、根据钻孔深度组装围岩应力监测设备；
[0014]（三）、将围岩应力监测设备送入钻孔内；
[0015]（四）、将围岩应力监测设备与数据采集器信号连接并进行校准，开始进行监测工作；
[0016]（五）、通过数据采集器实时监测巷道围岩的应力变化趋势及分布范围，并通过数据结果对冲击地压进行预警，并及时采取一定卸压措施对巷道围岩进行动态处理，确保巷道围岩稳定，减少冲击地压的发生。
[0017]步骤（一）具体为：选定需要进行围岩应力监测的工作面巷道区域，在巷道近工作面煤壁侧选择合适位置进行打眼钻孔，钻孔位置超前工作面40～200m范围。
[0018]步骤（一）中钻孔具体布置为：在近煤壁侧巷道中部偏下位置进行钻孔，钻孔深度为巷道宽度的3～5倍，即达到巷道围岩侧向支承压力范围，具体为6～15m，需要考虑地质条件、开采条件而定；相邻两个钻孔的间距为10～15m，钻孔直径为90～100mm，钻孔以水平方向钻进，并保证钻孔内没有较多煤粉。
[0019]步骤（二）具体为：根据钻孔深度确定围岩应力监测设备的长度，选取适当数量的监测杆，并按照设计将各节监测杆依次首尾组装连接，同时将相邻的两个油压圆环袋通过相应的油管快接接头连接，并将相邻的两节监测杆上相应的各个应力传感器的导线分别串联连接，进而组装好围岩应力监测设备。
[0020]步骤（三）具体为：将圆锥形钻头前端对准钻孔后，将围岩应力监测设备缓慢送入钻孔内，确保圆锥形钻头前端与钻孔孔底接触，然后，打开供油阀门，利用油泵将液压油通过供油口注入到油压圆环袋内，使液压油完全充满所有油压圆环袋，保证各个油压圆环袋外壁与钻孔内壁紧密接触，同时各个油压圆环袋内壁分别与相应各节监测杆紧密接触，各节监测杆上的各个应力传感器便分别与相应各个油压圆环袋内壁紧密接触，之后，关闭供油阀门，使油泵停止注液压油。
[0021]步骤（四）具体为：将各个应力传感器的导线接入数据采集器，则各个应力传感器将监测到的数据实时传至数据采集器，通过测压表读数监测油压大小，调整数据采集器的读数，对应力传感器进行校准，确保准确无误后，对数据采集器进行清零，开始进行监测工作。
[0022]本技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本技术利用围岩应力监测设备进行监测时，煤岩体对油压圆环袋外壁施加压力，并经液压油使油压圆环袋内壁对监测杆施加压力，监测杆上的应力传感器便会受到压力，达到监测围岩应力的目的。监测步骤具体为：依次对围岩应力监测设备的各节监测杆进行拼接组合，同时将相邻的两个油压圆环袋通过相应的油管快接接头连接，并将相邻的两节监测杆上相应的各个应力传感器的导线分别串联连接，进而组装好围岩应力监测设备，再将组装好的围岩应力监测设备送入钻孔，之后利用油泵将液压油注入各个油压圆环袋中，当液压油完全充满各个油压圆环袋并保证各个油压圆环袋内壁和外壁分别与监测杆和钻孔孔壁紧密接触后，停止注油，根据测压表调整数据采集器读数，校准完成并清零后，即可正常进行监测工作。
[0023]本技术优势在于，通过油压圆环袋外壳的柔软特性，油压圆环袋可以和钻孔孔壁及应力传感器紧密无缝接触，通过物理变化监测应力大小，抗干扰性强，提高了监测数据的准确度；避免了应力传感器与巷道围岩的直接接触，降低了应力传感器的损坏率，增加应力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器，其特征在于：包括围岩应力监测设备和数据采集器，围岩应力监测设备对应插入到巷道近工作面煤壁侧的钻孔中，围岩应力监测设备与数据采集器信号连接。2.根据权利要求1所述的巷道围岩应力动态变化的实时监测仪器，其特征在于：围岩应力监测设备包括若干节监测杆，监测杆沿前后方向水平设置，各节监测杆前后间隔且依次首尾可拆卸连接，监测杆上套设有油压圆环袋，油压圆环袋的内壁与监测杆的外圆周粘接固定，相邻的两个油压圆环袋的相邻端均固定设置有油管快接接头，相邻的两个油压圆环袋通过相应的油管快接接头连接，最前侧的监测杆的前端固定连接有前尖后粗的圆锥形钻头，圆锥形钻头的后端面与最前侧的监测杆上的油压圆环袋前端粘接固定，监测杆的中部外圆周上固定粘贴有若干个圆周阵列设置的应力传感器，应力传感器与油压圆环袋的内壁接触，最后侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏辉，李晓星，李念，耿旭东，李育珍，
申请(专利权)人：山西工程技术学院，
类型：新型
国别省市：