[发明专利]一种可回收的采动应力监测探头

说明书

一种可回收的采动应力监测探头，包括中空螺纹管、聚氨酯管、应变片、锥形密封套、密封圈、圆形金属垫片、套筒、开槽螺母、钢丝绳卡头、钢丝绳、导向杆，所述中空螺纹管左侧密封至左侧锥形密封套与聚氨酯管绞和段处，所述中空螺纹管在左侧锥形密封套与聚氨酯管连接处至右侧锥形密封套与聚氨酯管绞和段处设置四向溢液缝，所述聚氨酯管套于中空螺纹管中部，通过两个锥形密封套将其固定在中空螺纹管上，应变片可根据监测具体要求安装在聚氨酯管致裂段的不同位置方位上，锥形密封套中设有密封圈，所述锥形密封套两侧均通过圆形金属垫片与套筒紧密相连，所述右侧套筒上有一个钢丝绳卡头，所述钢丝绳固定在钢丝绳卡头上，所述套筒两侧通过圆形金属垫片和开槽螺母使其紧密固定在中空螺纹管上，所述导向杆前端凸起可与右侧圆形金属垫片上凹槽耦合。

技术领域

本发明涉及煤岩体应力状态监测技术领域，特别是指一种可回收的采动应力监测探头。

背景技术

煤矿采掘等地下工程引起原始应力的重新分布，重新分布的应力称之为采动应力，也称为次生应力、二次应力。受地质条件、采掘活动的类型等因素影响，原始应力扰动规模和程度有很大的区别，即采动应力分布有很大的差异性，一方面会产生应力的集中，应力集中区域内采动应力远远大于原始应力；另一方面会产生应力释放，应力释放区域(卸压区)，采动应力比原始应力又小很多采动应力特征包括煤岩中应力的大小、方向和其与原始应力的比值大小。采掘等工程发生后，煤岩体内部应力大小、方向都将发生变化，而且处于一个动态变化过程。当应力超过围岩所能承受的最大应力后，围岩自稳将会失效，煤岩发生塑性变形，随着应力的继续增加和集中，煤岩体会发生突然失稳现象，引发冲击地压、煤与瓦斯突出、煤壁偏帮、顶板塌陷等矿井常见的煤岩动力灾害。因此采动应力的测量和实时连续监测、采动空间应力场的分布规律研究成为冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害事故发生的研究重点，也成为巷道支护、工作面区域危险性评价、顶板控制提供应力资料的直接方法。但是由于采动空间围岩受到扰动等工程影响，煤岩体塑性变形比较严重，围岩裂隙较为发育，在此范围内采动应力的实测对传感器要求较高，应力测量相对较为困难，适用于此类环境应力测量方法和传感器相对较少。

采动应力的测量仅能掌握在采掘过程中某一时刻的应力大小及分布情况，但采动应力大小及分布变化随采掘的进展是一个动态的过程。准确掌握采动应力随采掘工程进展的变化过程，对工作面区域危险性划分、冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害的预测预防更具有意义。且矿井煤岩动力灾害的发生实质是采动煤岩体在应力作用下突然失稳的过程，因此，采动应力的实时连续监测对揭示冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害的发生机理揭示更为重要。

常规的采动应力监测方法为将应力计安装在监测点后等待钻孔的变形使应力计与煤岩体耦合接触，应力计初始力为5-6MPa，这与煤岩体实际应力相差较大，其能否比较准确监测煤岩体应力大小，主要取决于煤岩体的变形能力。煤岩体的三向应力是平衡的，也是相互耦合的。过去主要侧重于测试平均应力或单向应力，无法实现二向或三向应力的监测，但二向或三向应力的监测更贴近于实际。安装传统应力监测装置时，将定向感应探头对准所需监测采动应力方向，用导向杆将应力感受器慢慢送入钻孔指定位置，难以控制应力感受器的运动，且回收应力感受器较为不便。

为避免现有采动应力监测探头的不足，让监测探头可轻松放入钻孔内并回收探头，实现监测装置和煤岩体的自主耦合，将采动应力的大小及分布变化动态呈现出来，有必要研究设计一种可回收的采动应力监测探头。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可回收的采动应力监测探头，以克服现有采动应力监测探头的不足，实时反映煤岩体的采动应力动态变化情况，且能够多次回收重复使用，极大的降低采动应力监测成本。