[发明专利]一种钻孔应力测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种钻孔应力测试装置及方法，测试装置包括胶囊，胶囊内部包裹有超声波发射换能器，在胶囊的外部设置有超声波接收换能器，超声波发射换能器连接有超声波发生器，超声波接收换能器连接有信号接收器。通过在胶囊内部包裹超声波发射换能器，胶囊外部设置超声波接收换能器，超声波发射换能器连接有超声波发生器，超声波接收换能器连接有信号接收器，结构简单，测试简便，能够对煤岩钻孔应力及其变化情况进行连续、实时监测。

技术领域

本发明属于矿山压力观测技术领域，具体涉及一种钻孔应力测试装置及方法。

背景技术

在地下岩体受到采掘影响以前，原岩应力处于平衡状态，开掘巷道或进行开采工作时，破坏了原始的应力平衡状态，在巷硐周围岩体中形成作用在巷硐支护物上的矿山压力，在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损等，这些由于矿山压力作用使岩硐周围岩体和支护物中产生的各种力学现象会对采矿工程造成不同程度的危害。为使矿压显现不至影响采掘工作正常进行和保障安全生产，必须通过研制和改进矿压观测仪器，完善观测手段，掌握不同条件下的矿压显现规律，并据此研究、改进矿压控制的手段和方法，采取恰当的技术和安全措施，实现矿压的适时有效控制。

钻孔应力计主要用来测量煤矿预留煤柱应力的变化，或用来测量煤岩体在开挖前后应力的变化情况。目前，钻孔应力监测主要采用接触式压力传感器，包括振弦式和液压式传感器两种。但当钻孔周围岩体变形较小时，传感器与钻孔耦合性较差；同时，由于钻孔测试深度大，引压管相对较长，引压管的弯曲、变形、堵塞都会造成测试结果的失败。因此，设计一种安装简便、适用性强、测试准确性高的钻孔应力测试装置是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钻孔应力测试装置及方法，提供一种安装简便、适用性强、准确性高的钻孔应力测试装置及方法，解决了较深钻孔引压管过长导致的测试精度下降及引压管弯曲、堵塞造成的测试失败等问题。

本发明采用以下技术方案：

一种钻孔应力测试装置，包括胶囊，胶囊内部包裹有超声波发射换能器，在胶囊的外部设置有超声波接收换能器，超声波发射换能器连接有超声波发生器，超声波接收换能器连接有信号接收器。

具体的，胶囊分别连接有用于向胶囊内腔注入选定液体的注液管和用于排气和卸压的回流管。

进一步的，回流管和注液管上均设置有阀门。

具体的，超声波发生器通过铠装式的防爆电缆与超声波发射换能器连接，超声波接收换能器通过铠装式的防爆电缆与信号接收器连接，超声波发生器产生信号并经超声波发射换能器传递给超声波接收换能器，经超声波接收换能器接收后将信号传递至信号接收器。

具体的，胶囊内部设置有推送连接杆，推送连接杆用于将胶囊送入钻孔内。

本发明还公开了一种钻孔应力测试方法，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的数量，通过推送连接杆将钻孔应力测试装置送入预定位置，通过防爆电缆将超声波发射换能器与超声波发生器、超声波接收换能器与信号接收器分别相连；

S3、打开注液管阀门，由注液管向胶囊内腔注入选定液体，直至回流管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及信号接收器，保持胶囊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，超声波发生器与信号接收器保持工作，信号接收器经滤波、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。