[发明专利]一种钻孔应力测试装置及方法

权利要求书

1.一种钻孔应力测试装置，其特征在于，包括胶囊(1)，胶囊(1)内部包裹有超声波发射换能器(2)，在胶囊(1)的外部设置有超声波接收换能器(3)，超声波发射换能器(2)连接有超声波发生器(6)，超声波接收换能器(3)连接有信号接收器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔应力测试装置，其特征在于，胶囊(1)分别连接有用于向胶囊(1)内腔注入选定液体的注液管(9)和用于排气和卸压的回流管(8)。

3.根据权利要求2所述的一种钻孔应力测试装置，其特征在于，回流管(8)和注液管(9)上均设置有阀门(10)。

4.根据权利要求1所述的一种钻孔应力测试装置，其特征在于，超声波发生器(6)通过铠装式的防爆电缆(4)与超声波发射换能器(2)连接，超声波接收换能器(3)通过铠装式的防爆电缆(4)与信号接收器(5)连接，超声波发生器(6)产生信号并经超声波发射换能器(2)传递给超声波接收换能器(3)，经超声波接收换能器(3)接收后将信号传递至信号接收器(5)。

5.根据权利要求1所述的一种钻孔应力测试装置，其特征在于，胶囊(1)内部设置有推送连接杆(7)，推送连接杆(7)用于将胶囊(1)送入钻孔内。

6.一种根据权利要求1所述钻孔应力测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定测试位置，并根据测试需要确定钻孔深度、孔径、方位角参数，按照钻孔设计参数施工钻孔；

S2、根据钻孔深度确定推送连接杆(7)的数量，通过推送连接杆(7)将钻孔应力测试装置送入预定位置，通过防爆电缆(4)将超声波发射换能器(2)与超声波发生器(6)、超声波接收换能器(3)与信号接收器(5)分别相连；

S3、打开注液管阀门，由注液管(9)向胶囊(1)内腔注入选定液体，直至回流管(8)有注入液体连续流出，关闭回流管阀门，继续注液，同时开启超声波发生器(6)及信号接收器(5)，保持胶囊(1)内液体压力稳定上升，当压力值达到设定压力并保持稳定时，关闭注液管阀门；

S4、通过膨胀胶囊感应煤岩体的应力，超声波发生器(6)与信号接收器(5)保持工作，信号接收器(5)经滤波、放大、整形后，得出超声波在胶囊液体内的传播速度，确定钻孔应力及其变化值。

7.根据权利要求6所述的一种钻孔应力测试方法，其特征在于，步骤S4中，通过超声波信号的发射和接收确定超声波在胶囊(1)内腔液体的传播速度，进而得到胶囊(1)内腔液体的压力，即钻孔应力P。

8.根据权利要求7所述的一种钻孔应力测试方法，其特征在于，钻孔应力P具体计算如下：

其中，K为比例系数；C为超声波在选定液体中的声速；C₀为常温一个大气压下超声波在选定液体中的声速；比例系数K与常温一个大气压下超声波在液体中的声速C₀为常数。