[发明专利]一种柔性注液探测单元及探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性感压设备技术领域，尤其涉及一种柔性注液探测单元及探测方法。

背景技术

围岩应力的动态变化是引发各类地质灾害的原因，目前对围岩应力变化的监测设备主要为钻孔应力计等刚性设备，其缺点为：1.无法与钻孔壁充分贴合，因而无法灵敏的感知围岩应力的变化；2.只能监测固定方向的围岩应力变化，由于围岩应力位三维应力，因此刚性设备无法充分反映围岩应力的变化情况。因此现有设备无法准确及时全面的反映围岩应力变化情况，导致对围岩规律掌握不够准确，为地质灾害的发生留下隐患。摸清支承压力变化的规律对于煤矿安全生产具有重要的意义，了解超前支承压力影响的范围以及压力高峰的位置，对于确定超前支护的各方面参数起到借鉴作用。同时，根据巷道实体煤侧支承压力的变化，选择下一工作面合理的送巷时间和送巷位置都很重要。

发明内容

本发明的第一目的主要是解决现有技术中所存在的灵敏度低、不能监测多向应力变化的技术问题，从而提供一种柔性注液探测单元，该柔性注液探测单元能够与钻孔壁充分贴合，所以能够灵敏感知围岩应力变化，同时能够检测到应力位三维应力。

本发明的第二目的是为了提供一种上述柔性注液探测单元的探测方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种柔性注液探测单元，用于感应围岩应力变化,包括以下部件：

至少一个柔性感压装置，为筒型结构，用于装入围岩中的钻孔中，感应装入注入乳化液以后感应围岩中的压力；

注液装置，用于向柔性感压装置中注入乳化液；

输送装置，用于将乳化液从注液装置输送至柔性感压装置中；

测压装置，用于显示输送装置或柔性感压装置中乳化液的压力；

所述注液装置与输送装置连接，所述输送装置还与柔性感压装置可拆卸连通，所述测压装置与输送装置或柔性感压装置连通。

进一步地，所述柔性感压装置包括管体、密封层、橡胶层、接头，所述密封层设置在所述管体外层，所述橡胶层设置在所述密封层外部，所述接头安装在所述管体一端，所述管体另一端封闭。

进一步地，所述橡胶层由高分子材料橡胶与钢丝压合编制而成。

进一步地，所述接头中部设置有注液孔，所述接头侧面设置有排气孔，所述注液孔和排气孔均与管体的内腔连通。

进一步地，所述注液装置包括泵、流量计、注液枪，所述泵、注液枪、流量计、输送装置依次连接，所述输送装置为橡胶管。

进一步地，所述测压装置包括压力表和三通阀，所述三通阀安装在所述橡胶管上，且所述压力表还与所述三通阀连通。

为了实现本发明的第二目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种上述柔性注液探测单元的探测方法，包括以下步骤：

S1、在围岩上钻至少一组钻孔；

S2、向每个柔性感压装置中注入一定量的乳化液排净空气；

S3、橡胶管与柔性感压装置连接，然后在每个钻孔底部装入一个柔性感压装置；

S4、用泵依次向每个柔性感压装置中进行第一次注液，注液至第一预设压力以后，直至压力稳定和流量计不发生变化，再向下一个柔性感压装置中注液；

S5、用泵依次向柔性感压装置中进行第二次注液，直至压力达到第二预设压力；

S6、在规定时间内记录每个柔性感压装置中的压力数值，分析支撑压力变化的趋势和压力高峰的位置。

进一步地，所述步骤S1中，钻孔需要距离巷道底部0.5m，垂直煤壁，平行于煤层钻孔，钻孔的直径要大于48mm。

进一步地，所述步骤S4中，第一预设压力为1.5MPa-2.0Mpa，步骤S5中第二预设压力为5MPa。

在探测围岩应力时，一般是在围岩上开设多个钻孔，每个钻孔中均安装柔性感压装置，检测围岩上不同位置处的应力。本专利通过设置筒型结构的柔性感压装置，该感压装置可以安装在围岩的钻孔中，然后装入有预定压力的乳化液以后，柔性感压装置可以与钻孔内壁贴合，钻孔内壁受到任何方向的应力均会传导至柔性感压装置表面，通过测压装置检测柔性感压装置中乳化液的压力就可以识别出围岩钻孔中受到的应力。注液装置和输送装置均是为了向柔性感压装置中注入乳化液。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该柔性注液探测单元能够与钻孔壁充分贴合，所以能够灵敏感知围岩应力变化，同时能够检测到应力位三维应力，方便分析支承压力变化的趋势和压力高峰的位置，为煤矿的安全生产服务。

附图说明