[发明专利]一种煤岩钻孔应力测量装置及其测量方法

说明书

本发明专利属于煤矿巷道通风技术领域，具体涉及一种煤岩钻孔应力测量装置及其测量方法。其利用悬臂梁结构，可测出煤岩应力变化时其一点处应力变化的大小，从而计算出平面最大最小主应力，再通过磁传感器判别出主应力方向。本发明的技术方案包括外壳，外壳的顶部设置有防水电缆卡头，底部设置有前堵头，所述的外壳的圆周上均匀突出设置有加强台，加强台上设置有孔，外壳内设置有平衡梁传感器，平衡梁传感器上连接有测力件，测力件通过加强台上的孔伸出于外壳，所述的加强台上设置有弹性体，弹性体与测力件连接，然后采用一定的测量方法测量。

技术领域

本发明专利属于矿井煤、岩应力变化测量技术领域，具体涉及一种煤岩钻孔应力测量装置及其测量方法。

背景技术

煤岩钻孔应力监测目前在矿上应用越来越广泛，例如随着煤层开采煤层顶底板应力的变化、预留煤柱的支撑应力变化、隔水层应力变化等。钻孔应力监测是测量因采动引起的煤层或岩层的应力变化,是研究采场动压作用规律的重要手段之一，可用于采场冲击压初期预测和趋势分析及隔水层应力变化所带来的水害预测。

目前煤岩钻孔应力测量主要为先打孔，然后将传感器装入孔中，再灌入水泥浆密封，或利用环氧树脂发泡密封的方法。这些方法在实际使用过程中存在以下问题：

1、水泥浆灌入不能保证填充严实且无法向上方灌入；

2、环氧树脂填充后，其弹性模量和煤、岩相差较大，不能准确的测量出煤、岩应力的变化。

3、在安装后存在传感器没有初始应力，而无法分辨煤岩应力正负变化。

4、无法判断平面主应力方向。

为解决上述问题，研制一种安装方便、不用灌浆密封、安装后有一定的初始应力且能测量平面主应力方向的测量方法是十分必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种煤岩钻孔应力测量装置及其测量方法，其利用悬臂梁结构，可测出煤岩应力变化时其一点处应力变化的大小，从而计算出平面最大最小主应力，再通过磁传感器判别出主应力方向。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种煤岩钻孔应力测量装置，其特征在于：包括外壳，外壳的顶部设置有防水电缆卡头，底部设置有前堵头，所述的外壳的圆周上均匀突出设置有加强台，加强台上设置有孔，外壳内设置有平衡梁传感器，平衡梁传感器上连接有测力件，测力件通过加强台上的孔伸出于外壳，所述的加强台上设置有弹性体，弹性体与测力件连接。

所述的弹性体的形状为“M”型柱，材料为65Mn，硬度为HRC48左右，弹性模量E＝2.1*10⁵Mpa。

所述的加强台设置有3个。

所述的外壳为中空的柱状。

所述的平衡梁传感器通过传感器固定座设置于外壳内。

所述的测力件与平衡梁传感器的接触面为1cm²。

所述的外壳内固设有“L”型板，“L”型板上设置有磁传感器和电路主板，平衡梁传感器设置于“L”型板上。

一种煤岩钻孔应力测量测量方法为：

根据不同直径的钻孔，选择不同规格的弹性体，将测量装置放置于不同规格的钻孔内，当钻孔应力变化时，弹性体受到挤压或者拉伸,其力经过弹性体和测力件传递到平横梁传感器上，三个平衡梁传感器测出的力发生变化，经过计算得出其主应力大小的变化，再通过磁传感器测出主应力的方向。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)本发明安装方便简捷，不需要灌浆填充；

2)本发明安装后有一定的初始应力，可测出煤岩应力正负变化的变化量，测量准确；