[发明专利]煤矿井下一孔多点光纤光栅钻孔应力测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔应力测试装置，特别是一种煤矿井下一孔多点光纤光栅钻孔应力测试装置。 

背景技术

煤矿井下生产，安全是重中之重，而煤矿危险却无时不在。因此，安全监测是煤矿生产中必须时刻开展的工作。煤岩巷道在工作面推进过程中，在其局部捋造成应力集中区域，应力峰值可能达到正常应力值的2倍甚至3、4倍以上。巨大的应力峰值形成，对于煤岩巷道而言，就使安全事故发生概率的突增。无论从理论分析，还是经验总结，对于瓦斯突出矿井而言，应力集中区域往往是瓦斯突出事故发生区域；对于冲击地压矿井而言，应力集中区域往往就是冲击地压事故发生区域。因此，在上述区域进行煤岩体应力监测势在必行。但目前，在监测中使用的传感器一般都采用振弦式压力传感器、压阻式压力传感器或电容式压力传感器传感器。例如，专利CN101113674B公开了一种用于煤矿应力监测的压力传感器，压力传感器即选用压阻式压力传感器或电容式压力传感器传感器。这类传感器均需要捋应力或应变信号转化为电信号传输给存储收集设备，因此，普逼受到较为明显的环境影响，例如在潮湿环境中，由于电信号短路，可能造成信号传输失败；由于环境中其他磁场的存在，也必将影响到电信号传输的可靠性。 

综上所述，现有技术中尚没有一种能够有效避免环境干扰，保证应力监测正常进行的钻孔应力传感器。 

发明内容

为了解决现有技术中钻孔应力监测传感器受环境影响大，监测可靠性差 的问题，本发明提供了一种煤矿井下一孔多点光纤光栅钻孔应力测试装置。 

本发明采用的技术方案如下； 

煤矿井下光纤光栅钻孔应力计，包括测力梁、攀升架、气囊和支座，所述测力梁包括测力横梁和光纤光栅传感芯体，所述攀升架包括前固定滑块、后固定滑块、前移动滑块、后移动滑块、前测力梁支座和后测力梁支座，所述支座包括座体、前端安装螺杆和后端安装螺杆；所述气囊放置于所述座体上，通过前后两端分别与所述前端安装螺杆和后端安装螺杆连接固定在所述座体上，所述气囊，所述前端安装螺杆和后端安装螺杆均为中空结构；所述前固定滑块和所述后固定滑块均固定在所述座体上，所述前移动滑块和所述后移动滑块分别与所述前固定滑块和所述后固定滑块通过逆止卡槽连接，所述前测力梁支座和所述后测力梁支座分别与所述前移动滑块和所述后移动滑块固定连接；所述测力横梁与所述前测力梁支座和所述后测力梁支座分别固定连接，所述光纤光栅传感芯体固定在所述测力横梁上。 

在上述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计中，所述前测力梁支座和所述后测力梁支座之间固定连接，形成一个整体结构。 

在上述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计中，所述前测力梁支座和所述后测力梁支座上端成型有凹槽，所述测力横梁放置于所述凹槽内，形成简支梁结构。 

在上述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计中，所述气囊包括囊体、前卡扣和后卡扣。 

在上述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计中，所述囊体采用橡胶制造，所述前卡扣和所述后卡扣采用金属材料制造。 

煤矿井下一孔多点光纤光栅钻孔应力测试装置，包括上述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计，若干连接杆和传输光纤，每一个所述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计的所述光纤光栅传感芯体栅格大小均不等，连接时，所述光纤光栅传感芯体栅格小的所述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计在前；所述连接杆前后端均成型有螺纹，分别与所述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计的所述前端安装 螺杆和后端安装螺杆螺纹连接，所述连接杆为中空结构；所述传输光纤依次与每一个所述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计的所述光纤光栅传感芯体连接，使所有所述煤矿井下光纤光栅钻孔应力计形成串联关系。 

在上述煤矿井下一孔多点光纤光栅钻孔应力测试装置中，所述连接杆由若干根彼此相连的圆形钢管构成，所述连接杆的总长度为1m。。 

在上述煤矿井下一孔多点光纤光栅钻孔应力测试装置中，所述传输光纤外围覆盖有一层保护层。 

本发明的上述技术方案相此现有技术具有以下优点； 

①本发明提供的煤矿井下光纤光栅钻孔应力计，采用光栅光线传感芯体来感应钻孔内煤岩体应力应变变化，不需要通电，因此，本发明不受周围磁场环境的环境湿度、温度等的影响，安全性高，可靠性高o 

②本发明提供的煤矿井下光纤光栅钻孔应力计，采用支座、攀升架等机械机构实现钻孔内煤岩体应力应变监测，因此，本发明结构简单，安装维护方便，制造成本低且监测精度高o