[发明专利]煤与瓦斯突出应力采集器及其制作方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及煤矿安全检测设备和技术，特别涉及一种煤与瓦斯突出应力采集器及其使用方法。 

背景技术

煤与瓦斯突出是煤采掘矿井最常见、最主要、最严重的自然灾害，防止煤与瓦斯突出一直是煤矿安全监督管理工作的重中之重。所谓煤与瓦斯突出是指在高地压力作用下，被压力破碎的煤与具有高压力的瓦斯从煤体内部突然向采掘面大量喷出，造成垮塌、掩埋、失火等事故。显然，高地压力是煤与瓦斯突出的重要诱因，煤与瓦斯突出灾害隐患区存在于煤层内的局部高地应力区域，巷道掘进过程中，采掘面与高地应力区之间的距离逐渐缩小，高地应力区侧向卸荷，高地应力作用方向逐渐转变为水平应力，称之为突出应力。当突出应力超过高应力区与采掘面之间煤层（或煤岩层）的断裂强度时，就可能诱发煤与瓦斯突出灾害。因此，对煤矿采掘面附近煤体内部的突出应力进行监测能够有效预防和避免煤与瓦斯突出事故的发生。 

发明内容

为了对煤矿采掘面附近煤体内部的应力进行实时、有效监测，有效预防和避免煤与瓦斯突出事故的发生，本发明提出一种煤与瓦斯突出应力采集器及其制作方法。本发明煤与瓦斯突出应力采集器采用预制构件方式将应力采集片和信号传输线集成在传感器薄壁金属筒上，能够实时监测采掘面附近煤体内部突出应力的变化。本发明煤与瓦斯突出应力采集器制作方法将本发明煤与瓦斯突出应力采集器直接安置在采掘面附近的煤体内部，对突出应力变化进行实时监测。 

本发明煤与瓦斯突出应力采集器包括薄壁金属筒、刚性凸起、应力采集片、信号传输线和灌注砂浆，其中，刚性凸起固定在薄壁金属筒外侧，型号为SEN09673的应力采集片粘贴在刚性凸起的侧面，信号传输线连接监测仪器和应力采集片，灌注砂浆在现场将薄壁金属筒、刚性凸起、应力采集片和信号传输线浇注成预制构件。 

进一步的，本发明煤与瓦斯突出应力采集器的薄壁金属筒采用铝或铝合金板制成，铝或铝合金板的厚度为3至5mm，薄壁金属筒的长度为4至8m、直径为6至10cm。 

进一步的，本发明煤与瓦斯突出应力采集器在薄壁金属筒柱面设置有矩形锚固窗，锚固窗三个一组均匀的分布在薄壁金属筒柱面圆周上，第一组离薄壁金属筒顶端的距离为10cm，组与组之间的间距为5cm，单个锚固窗的轴向长度为10cm，圆周方向的长度4cm。 

进一步的，本发明煤与瓦斯突出应力采集器的刚性凸起采用铸铁制成，刚性凸起三个一组固定在薄壁金属筒柱面外圆周上锚固窗间隔处的正中位置，单个刚性凸起的轴向长度为5cm，圆周方向长度为3cm，径向高度为1cm。 

进一步的，本发明煤与瓦斯突出应力采集器型号为SEN09673的应力采集片的直径为4mm，厚度为0.3mm，粘贴在刚性凸起面对薄壁金属筒顶端的侧面的中央位置。 

进一步的，本发明煤与瓦斯突出应力采集器的灌注砂浆为标号不低于M30的锚固砂浆。 

本发明煤与瓦斯突出应力采集器制作方法，包括以下步骤： 

⑴ 根据监测需要确定薄壁金属筒的直径和长度，采用厚度为3至5mm的铝或铝合金板制成薄壁金属筒，并按照三个一组、均匀分布的方式在薄壁金属筒柱面圆周上设置锚固窗，其中，第一组锚固窗离薄壁金属筒顶端的距离为10cm，组与组之间的间距为5cm；单个锚固窗的轴向长度为10cm，圆周方向的长度4cm；

⑵ 按照轴向长度为5cm、圆周方向长度为3cm、径向高度为1cm的尺寸制作刚性凸起，并将其固定在薄壁金属筒柱面外圆周上锚固窗间隔处的正中位置；

⑶ 将直径为4mm、厚度为0.3mm的SEN09673型应力采集片粘贴在刚性凸起面对薄壁金属筒顶端的侧面的中央位置，并连接信号传输线；

⑷ 在需要监测应力变化的煤体部位钻孔，采用高压气或清水清孔，其孔径的大小和孔的深度与薄壁金属筒及刚性凸起相匹配；

⑸ 将装配好刚性凸起、SEN09673型应力采集片及信号传输线的薄壁金属筒装入孔中，并采用压力灌浆的方式在孔中浇注标号不低于M30的锚固砂浆，并维护其凝固。

本发明煤与瓦斯突出应力采集器及其制作方法的有益技术效果是直接将本发明煤与瓦斯突出应力采集器安置在采掘面附近的煤体内部，对突出应力变化进行实时监测，能有效、实时提取煤与瓦斯突出应力，为后续煤与瓦斯突出灾害的实时安全警报提供核心基础信息。 

附图说明

附图1为本发明煤与瓦斯突出应力采集器的三维示意图； 

附图2为本发明煤与瓦斯突出应力采集器轴向半剖视示意图；