一种基于空心包体测量三向应力特征的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基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，包括煤体，所述煤体内开设有钻孔，所述钻孔内设有空心包体，所述空心包体包括有导向头，所述导向头一侧设有包体内腔，所述包体内腔外侧设有应变片安装部，所述应变片安装部上安装有应变记录仪，所述应变片安装部另一侧设有两金属块，所述应变片安装部一侧设有信号线，所述导向头和所述包体内腔之间连接有第一对中夹具，所述应变片安装部和所述金属块之间连接有第二对中夹具。该发明专利技术通过第一对中夹具与第二对中夹具将空心包体固定在煤钻孔中部，使得孔壁、耦合剂、测量包体可以充分耦合；通过应变记录仪可以记录回采各阶段应力变化数据。采各阶段应力变化数据。采各阶段应力变化数据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及井工煤矿地应力测量
，具体而言，涉及一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法。

技术介绍

[0002]在地下工程中，由于工程开挖扰动引起地应力的重新分布，不同时空条件下，地下岩体中应力状态不同，为保证生产安全，需要明确不同时空条件下应力状态变化情况，从而合理布局生产。现有井工煤矿地应力测量方法多是用于测定岩体中的应力，且应力数据记录有限，采集频率较低，数据量较少，基于现有设备若要增加数据采集量必然增加施工成本。在煤矿生产中，回采各阶段煤体内的应力也是指导生产的重要指标，由于煤和岩在物理力学性质方面的差异，原有测定方法适用性必然降低，且回采各阶段煤体应力处于动态变化中，有限的数据量很难表达煤体应力不同时空条件下的变化情况。

技术实现思路

[0003]为了弥补以上不足，本专利技术提供了一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，旨在改善现有井工煤矿地应力测量方法多是用于测定岩体中的应力，且应力数据记录有限，采集频率较低，数据量较少，基于现有设备若要增加数据采集量必然增加施工成本等问题。
[0004]本专利技术实施例提供了一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，包括煤体，所述煤体内开设有钻孔，所述钻孔内设有空心包体，所述空心包体包括有导向头，所述导向头一侧设有包体内腔，所述包体内腔外侧设有应变片安装部，所述应变片安装部上安装有应变记录仪，所述应变片安装部另一侧设有两金属块，所述应变片安装部一侧设有信号线，所述导向头和所述包体内腔之间连接有第一对中夹具，所述应变片安装部和所述金属块之间连接有第二对中夹具。
[0005]在上述实现过程中，通过第一对中夹具与第二对中夹具将空心包体固定在煤钻孔中部，同时避免了空心包体在孔内安装时，由于钻孔内煤粒和煤屑摩擦阻碍导致无法顺利安装，使得孔壁、耦合剂、测量包体可以充分耦合；通过应变记录仪可以高频率、长时间、大量而连续的记录回采各阶段应力变化数据，最终绘制煤体内三向应力
‑
时间回采阶段分布曲线，掌握回采工作面各阶段煤体内应力分布状态，为方案支护方案提供设计依据，保证回采工作面安全生产。
[0006]在一种具体的实施方案中，所述应变记录仪包括壳体，所述壳体上端设有若干接线端子，若干所述信号线设置在所述接线端子上。
[0007]在上述实现过程中，通过若干接线端子的设置，便于应变记录仪与信号线连接。
[0008]在一种具体的实施方案中，所述壳体上设有显示屏，所述显示屏下端设有若干控制键。
[0009]在上述实现过程中，通过显示屏的设置，便于显示时间与采集频率，通过若干控制
键的设置，便于设置频率。
[0010]在一种具体的实施方案中，所述信号线包括有地线和补偿线，所述信号线还包括有若干通道线。
[0011]在上述实现过程中，通过若干通道线、地线和补偿线的设置，可将应变记录仪进行连接。
[0012]在一种具体的实施方案中，所述信号线外侧设有PVC套管。
[0013]在上述实现过程中，通过PVC套管的设置，可对信号线进行防护。
[0014]在一种具体的实施方案中，所述第一对中夹具和所述第二对中夹具均包括有加强环，所述加强环外侧设有若干连接齿。
[0015]在上述实现过程中，通过加强环的设置，可以提高第一对中夹具与第二对中夹具的强度，通过若干连接齿的设置，较大的齿距可以为耦合剂的流动提供空间，使其与包体、孔壁充分接触耦合。
[0016]在一种具体的实施方案中，所述第一对中夹具内开设有第一通孔，所述第二对中夹具中开设有第二通孔，所述第二通孔两侧开设有与两所述金属块相对应的凹槽。
[0017]在上述实现过程中，通过凹槽的设置，便于第二对中夹具与金属块连接，通过第一通孔与第二通孔的设置，便于将第一对中夹具与第二对中夹具安装。
[0018]一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，包括以下方法步骤：
[0019]S1：校正应变记录仪记录时间与采集频率，设置采集频率为1个/1.5h；
[0020]S2：在煤体工作面上风巷预设地点，垂直煤壁布置φ133mm钻孔，径向倾角
‑
10
°
，走向倾角为0
°
，钻孔深度为10m；
[0021]S3：风泵加压清孔，尽量排净钻孔内煤粉；
[0022]S4：连接固定空心包体、第一对中夹具和第二对中夹具；
[0023]S5：空心包体尾部连接PVC管，通过PVC管将空心包体推送至钻孔底部；
[0024]S6：注入耦合剂并封孔；
[0025]S7：将空心包体的连线分别接入应变记录仪对应的12个通道线，补偿线接入补偿线端，地线接入地线端，固定好连接线，用电工防水胶带处理接线口多余的线头；
[0026]S8：将应变记录仪用保鲜膜包好，并用扎带固定到煤壁附近的铁管上；
[0027]S9：应变记录仪开机，调节软件，开始采集数据。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0029]通过第一对中夹具与第二对中夹具将空心包体固定在煤钻孔中部，同时避免了空心包体在孔内安装时，由于钻孔内煤粒和煤屑摩擦阻碍导致无法顺利安装，使得孔壁、耦合剂、测量包体可以充分耦合；通过应变记录仪可以高频率、长时间、大量而连续的记录回采各阶段应力变化数据，最终绘制煤体内三向应力
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时间回采阶段分布曲线，掌握回采工作面各阶段煤体内应力分布状态，为方案支护方案提供设计依据，保证回采工作面安全生产。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1是本专利技术实施方式提供的地应力监测设备布置位置结构示意图；
[0032]图2为本专利技术实施方式提供的工作面风巷剖视结构示意图；
[0033]图3为本专利技术实施方式提供的基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法结构示意图；
[0034]图4为本专利技术实施方式提供的应变记录仪结构示意图；
[0035]图5为本专利技术实施方式提供的空心包体结构示意图；
[0036]图6为本专利技术实施方式提供的第一对中夹具结构示意图；
[0037]图7为本专利技术实施方式提供的第二对中夹具结构示意图。
[0038]图中：10
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煤体；110
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钻孔；120
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工作面；130
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风巷；20
‑
空心包体；210
‑
导向头；220
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包体内腔；230
‑
应变片安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，包括煤体(10)，其特征在于：所述煤体(10)内开设有钻孔(110)，所述钻孔(110)内设有空心包体(20)，所述空心包体(20)包括有导向头(210)，所述导向头(210)一侧设有包体内腔(220)，所述包体内腔(220)外侧设有应变片安装部(230)，所述应变片安装部(230)上安装有应变记录仪(250)，所述应变片安装部(230)另一侧设有两金属块(240)，所述应变片安装部(230)一侧设有信号线(260)，所述导向头(210)和所述包体内腔(220)之间连接有第一对中夹具(30)，所述应变片安装部(230)和所述金属块(240)之间连接有第二对中夹具(40)。2.根据权利要求1所述的一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，其特征在于，所述应变记录仪(250)包括壳体(251)，所述壳体(251)上端设有若干接线端子(252)，若干所述信号线(260)设置在所述接线端子(252)上。3.根据权利要求2所述的一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，其特征在于，所述壳体(251)上设有显示屏(253)，所述显示屏(253)下端设有若干控制键(254)。4.根据权利要求1所述的一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，其特征在于，所述信号线(260)包括有地线(261)和补偿线(262)，所述信号线(260)还包括有若干通道线(263)。5.根据权利要求1所述的一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，其特征在于，所述信号线(260)外侧设有PVC套管(270)。6.根据权利要求1所述的一种基于空心包体测量三向应力特征的装置及使用方法，其特征在于，所述第一对中夹具(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞龙，胡显响，王举文，包德升，郑志远，孟凡海，武小乐，韩军，马慧斌，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：