[发明专利]地应力随钻测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地应力测量装置及方法，尤其涉及一种地应力随钻 测量装置及方法。

背景技术

在采矿工程中，经常遇到构造应力过大引起的矿压显现，因此煤层 中地应力测量是随着开拓掘进和采煤的进程而时常进行的。但目前的测 量方法是沿用岩石力学中的测量方法，即测量时首先使用钻机在待测深 度的煤层打孔，然后将钻杆拔出，将压力传感器放入所打测量孔中，再 用粘土将测量孔填实，需要等到测量孔内的压力达到平衡后，才能通过 压力传感器测量出准确的地应力，而孔内的压力达到平衡所等待的时间 通常需要很长，所以此法不但工艺复杂且费工费时。而且当需要测量不 同煤层深度的地应力时，需要分别钻出各自的测量孔。因为如果利用所 打的较浅的测量孔来继续测量的话，就需要先将原来填入的煤屑或土及 压力传感器从测量孔中取出，再用钻机在原来的基础上钻出更深的测量 孔，通常这种测量孔的深度为10几米范围内，这样的操作十分复杂，不 便于井下实施操作。特别是在软煤层不易成孔时，该法就不能再用。因 为随着钻杆的拔出，测量孔孔壁的软煤层煤屑就会塌落在测量孔中，将 孔堵死，无法放入压力传感器而无法使用该方法来测量软煤层的地应力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够在一个测 量孔中连续测量、测量时间短、且能够测量软煤层的地应力随钻测量装 置及方法。

为实现上述目的，本发明提供一种地应力随钻测量装置，包括钻机、 钻杆和钻头，与钻头相连的钻杆上靠近钻头的侧壁上设有压力传感器， 所述钻杆上还设有保护压力传感器的滑盖，滑盖滑开时可使压力传感器 显露出来，滑盖关闭时可使压力传感器被滑盖封闭，所述滑盖通过驱动 装置来实现滑开与关闭。

进一步，所述压力传感器为两个，夹角为90°，所述滑盖为圆拱形， 外径与钻杆外径相同，轴线与钻杆轴线平行，钻杆上具有与滑盖相配合 的滑轨，使滑盖可沿钻杆轴向滑动。

进一步，所述滑盖的驱动装置为电机驱动装置，包括电机、固定在 电机轴上的齿轮、以及与齿轮相配合的齿条，所述齿条固定在所述滑盖 内侧。

进一步，所述电机为微型同步电机。

本发明还提供一种地应力随钻测量方法，包括如下步骤：

1)在井下工作面选择需要测量的位置，按照设计好的钻孔倾角、方 位、深度和孔径，用地应力随钻测量装置施工钻孔；

2)钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，再将压力传感器直接连接信 号处理装置，然后通过滑盖驱动装置使滑盖滑开露出压力传感器

3)通过压力传感器测量煤层的地应力。

进一步，还包括如下步骤：

4)通过滑盖的驱动装置驱动滑盖关闭，使压力传感器与信号处理装 置的连接断开；

5)将钻机与钻杆重新连接，继续向下一个需要测量的深度打孔；

6)钻完孔后停机，使钻杆与钻机脱离，再将压力传感器直接连接信 号处理装置，然后通过滑盖驱动装置使滑盖滑开露出压力传感器；

7)通过压力传感器测量煤层的地应力。

本发明通过在钻头后附加一种装置，该装置由传感器、微型同步电 机、滑盖等部件组成，可随时停钻进行地应力测量，外设为可直接控制 和监测的集成单元，将控制操作、实时监测、数据读取和存取功能集成 一体，可方便地在井下使用，能够在一个测量孔中连续测量、测量准确 且时间短，并能够测量软煤层的地应力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的一种地应力随钻测量装置的剖视图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B-B向剖视图。

具体实施方式

实施例1：