[发明专利]基于BWSRM原理的水平孔地应力测量装置

权利要求书

1.一种基于BWSRM原理的水平孔地应力测量装置，其特征在于包括：密封电缆接头、应变测量主工作部、多路应变测量仪、测量控制单元和探测部，其中：密封电缆接头与应变测量主工作部的前端相连作为整个装置的动力电缆和通信电缆的输出端口，应变测量主工作部依次与用于记录薄壁金刚石取芯钻头对钻孔孔壁围岩实施环形切割过程中工作面上应变的变化的多路应变测量仪、测量控制单元以及用于在水平钻孔内推进整个设备入孔至工作孔深过程中观测和记录钻孔孔壁的质量状况并为选择实施应力解除的局部孔段提供参考依据的探测部相连并传输检测信息，多路应变测量仪、测量控制单元以及探测部均设置于电子设备仓内并与设置于水平孔的孔口的主控箱内的主控制模块相连接；

所述的应变测量主工作部包括：含有薄壁金刚石取芯钻头及带键齿钻具套的环形槽切割装置、岩石表面打磨组件、喷涂胶及应变片剥离组件、应变片贴片组件、工作过程状态检测元件、前基座和后基座，其中：带键齿钻具套与薄壁金刚石取芯钻头通过螺纹固定连接，岩石表面打磨组件固定在前基座上，喷涂胶及应变片剥离组件固定于后基座上并位于薄壁金刚石取芯钻头的前上侧，应变片贴片组件设置在由薄壁金刚石取芯钻头及带键齿钻具套所形成的筒体内，工作过程状态检测元件设置在薄壁金刚石取芯钻头的外侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的应变测量主工作部上还设有窥视元件，该窥视元件为一组用于观测记录薄壁金刚石取芯钻头钻进和喷涂胶及应变片剥离组件工作状态的摄像头。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的环形槽切割装置中还包括：旋转驱动电机、主轴箱、进给步进电机、进给机构轴箱、钻具座、进给机构支座、进给推送丝杆和反力支撑机构，其中：旋转驱动电机的输出端水平固定在后基座上，旋转电机输出端与主轴箱主动轴相连，而主轴箱的输出轴与轴线处于竖直方向的带键齿钻具套相连，并支撑于钻具座上，钻具座的楔形底部装配在进给机构支座的楔形槽内，进给机构支座与进给机构轴箱固定连接，进给步进电机水平放置在应变测量主工作部前侧且其轴线与带键齿钻具套轴线平行，进给步进电机主轴与进给机构轴箱输入端相连，进给机构轴箱输出端与进给推送丝杆相连，反力支撑机构位于带键齿钻具套后端部并与进给推送丝杆铰接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的岩石表面打磨组件包括：打磨电机、打磨机构和打磨臂，其中：打磨电机主轴与打磨机构相连，打磨机构为一铰链连杆机构且前端与打磨臂相连，打磨电机、打磨机构均固定设置于前基座上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的喷涂胶及应变片剥离组件包括：喷涂剥离电机、喷涂剥离机构、喷涂臂和剥离臂，其中：喷涂剥离电机水平紧固在前机座上，喷涂剥离电机的轴线与旋转驱动电机轴线平行，喷涂剥离电机的主轴端与喷涂剥离机构相连接，喷涂臂和剥离臂分别与喷涂剥离机构相连接，喷涂臂位于薄壁金刚石取芯钻头筒体的前上方且在工作状态时通过工作窗向工作面喷涂粘结剂，剥离臂位于薄壁金刚石取芯钻头筒体的外侧且当剥离臂处于工作状态时则位于薄壁金刚石取芯钻头的正前方，用于应变测量结束时剪断应变片的连接导线，便于回收钻具至钻孔内。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的应变片贴片组件包括：应变片贴片机构和贴片臂，其中：应变片贴片机构的后端部与带键齿钻具的后端部相连接，并固定在内缸套的侧壁上，应变片贴片机构的前端安装有贴片臂，在贴片臂的臂首部位设置有圆形槽，圆形槽内设置有出线孔，应变感应器安装在圆形槽内，应变感应器连接导线通过出线孔输出并连接至电子设备仓中的多路应变测量仪。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的工作过程状态检测元件用于实时检测环形槽切割装置在钻进作业过程中进给步进电机和薄壁金刚石取芯钻头的工作状态，并将钻进深度、钻压、钻速等参数传输到电子设备仓中的测量控制单元，以便对钻进过程进行实时控制。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的应变测量主工作部的前、后端均设有支撑，其中：通过前支撑实现应变测量主工作部的前端与密封电缆接头的固定连接，通过后支撑实现应变测量主工作部的后端与多路应变测量仪的固定连接。