[发明专利]一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置与监测方法

权利要求书

1.一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，该装置包括主体承载机构、高灵敏度应变传感器、低阻值电信号连接线、水平倾斜钻孔推杆装置及便携式精密应力应变读数显示仪；所述主体承载机构承载钻孔周边应力并发生相应变形；所述高灵敏度应变传感器置于所述主体承载机构内壁，与之充分接触；所述低阻值电信号连接线连接高灵敏度应变传感器与精密应力应变读数显示仪；所述水平倾斜钻孔推杆装置将所述主体承载机构递送到指定钻孔深部位置。

2.根据权利要求1所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述主体承载机构为铁皮圆筒开一条形豁口，底面截面形成扇形，破坏圆筒整体承载能力，使之随不同方向受力容易发生周长变化和直径变化，圆筒高10cm，直径可根据钻孔大小有不同种类，圆筒周边打磨整齐；所述主体承载机构铁皮上开有圆形气孔，可保证监测瓦斯抽采钻孔稳定性同时不影响瓦斯抽采工作。

3.根据权利要求1所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述高灵敏度应变传感器位于所述主体承载机构铁皮圆筒内壁，充分接触所述主体承载机构铁皮圆筒，将所述主体承载机构变形数字化，将力学信号转化为电学信号传递出去，所述高灵敏度应变传感器包括高灵敏度电阻应变片和免焊接延长导线。

4.根据权利要求3所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述高灵敏度电阻应变片与所述免焊接延长导线在所述高灵敏度应变传感器一端固定连接，所述高灵敏度电阻应变片基底为7mm×4mm与10mm×4mm两种型号。

5.根据权利要求1所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述水平倾斜钻孔推杆装置由多段2m长水平倾斜钻孔推杆连接组合，整体装置可达20m。

6.根据权利要求5所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述水平倾斜钻孔推杆装置顶端的水平倾斜钻孔推杆由钻孔推杆杆头和快速连接杆组成，其余所述水平倾斜钻孔推杆由快速连接杆组成。

7.根据权利要求6所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述水平倾斜钻孔推杆杆头由2根可伸缩杆十字交叉固定组成，每根可伸缩杆两端分别有一个两头叉，杆头用来推递所述主体承载机构至钻孔指定位置，并可根据所述主体承载机构不同尺寸调整伸缩杆长度，进而用两头叉固定所述主体承载机构。

8.根据权利要求1所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述高灵敏度应变传感器和所述便携式精密应力应变读数显示仪由所述低阻值电信号连接线连接。

9.根据权利要求1所述的一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：所述便携式精密应力应变读数显示仪由读数显示部分和连接数据线组成。

10.基于全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测的方法，利用权利要求1至9之一所述的全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置，其特征在于：包括如下步骤：

a、设备制作：将不同直径的铁皮圆筒加工成高10cm的主体部分，并沿圆筒母线开一宽1cm的条形豁口，形成主体承载机构；

b、设备组合：用强力粘结剂将高灵敏度应变传感器固定在主体承载机构内壁中部位置，连接高灵敏度电阻应变片与免焊接延长导线；

c、杆件加工：将两个两头叉分别固定在可伸缩杆两端，并将两根可伸缩杆在中部十字交叉固定在首根快速连接杆一端，在首根快速连接杆另一端打磨连接螺纹，在其余快速连接杆两端打磨连接螺纹；

d、线路连接：根据放置主体承载机构的钻孔位置选用对应长度的低阻值电信号连接线连接免焊接延长导线和便携式应力应变读数显示仪连接数据线；

e、设备安置：用水平倾斜钻孔推杆杆头固定主体承载机构，并及时连接快速连接杆和递送低阻值电信号连接线，将主体承载机构推递到指定钻孔位置；

f、数据采集：本发明可用于三种用途数据采集：

(1)采集全角度地应力大小：主体承载机构去除部分不能与钻孔充分接触，故与条形豁口部分垂直方向为主体承载机构测量应变方向，可通过控制主体承载机构的放置角度，实现测量全角度地应力对主体承载机构产生的应变，通过高灵敏度电阻应变片、低阻值电信号连接线和数据连接线将应变传输出来，并显示在读数显示部分上，进而可以计算得出地应力大小；

(2)采集钻孔变形数据：钻孔与主体承载机构充分接触，可反映出一个范围内的瓦斯抽采钻孔变形坍塌情况，通过高灵敏度电阻应变片、低阻值电信号连接线和数据连接线将应变传输出来，即反映钻孔变形情况。可通过调整主体承载机构的放置角度，实现对瓦斯抽采钻孔不同方位的形变的监测，并可动态采集数据，实现对钻孔变形量的实时监测；

(3)不同材质的主体承载机构实现钻孔稳定性加固的数据采集：使用不同材质的主体承载机构对瓦斯抽采钻孔实现稳定性加固，并可通过高灵敏度电阻应变片、低阻值电信号连接线和数据连接线将应变传输出来，反映出钻孔稳定性加固效果，调整主体承载机构的条形豁口的尺寸，可实现多种加固方式对钻孔稳定性提高效果的数据采集；

g、数据整理：根据实验室测量不同参数对应不同尺寸装置变形，对所采集应变数据进行分析处理，得到瓦斯抽采钻孔相应位置的变形量，进而得到瓦斯抽采钻孔的稳定性情况。