CN108593174B - 一种煤岩体采动应力监测包体 - Google Patents

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Abstract

一种煤岩体采动应力监测包体，包括空心管体、空心弹性橡胶管、空心聚氨酯管、应变花、数据导线、注浆管、注液管、液体加压装置、树脂加压装置，数据采集装置。将包体送入钻孔中指定位置，液体加压装置将高压液体由注液管注入两端的空心聚氨酯管中，使两端的空心聚氨酯管沿径向膨胀至与孔壁紧密贴合，在两端的空心聚氨酯管、钻孔和空心管体之间形成一个空腔。树脂加压装置将加压后的树脂由注浆管送入形成的空腔中，将空腔和钻孔的裂缝和缺口填满，完成装置安装工作。当采场内进行采掘工作时，变形的煤岩体会依次引起树脂、空心橡胶管的变形，应变花将空心橡胶管形变量通过数据导线传输给数据采集装置，分析处理后，即可实时监测煤岩体内采动应力。

Description

一种煤岩体采动应力监测包体
技术领域
本发明涉及井下煤岩体应力的测量装置，属于岩体力学和工程技术领域。
背景技术
煤岩体中的采动应力是冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害发生的主要影响因子，同时也影响采场巷道支护的设计，是采掘工程中需要测量的重要数据。随着我国煤矿开采深度和强度的不断增加，工作面的回采和巷道的掘进过程中围岩应力状态变化越来越复杂，煤岩动力灾害也日趋严重。同时，能实时检测矿井采动应力对围岩影响的装置也比较少，且往往不能满足实际实用需要。
常规的采动应力监测方法将应力计安装在检测点后，通过钻孔的变形使应力计与煤岩耦合接触，其能否比较准确检测煤岩体应力大小主要取决于没煤岩体的变形能力；此外，钻孔的安装一般为在掏孔后将应力感受器送入钻孔中指定位置，但在在掏孔过程中易产生的的孔隙、裂隙，影响围岩的原有力学性质，特别是在节理、裂隙发育，断层破碎带等围岩松散、破碎的情况下，钻孔与应力计很难耦合完全，导致测量结果不准确，而在此种围岩状态下，煤岩体又极易出现事故；由于上述因素导致采动应力的实际测量中存在很大的误差。
鉴于现有煤岩体采动应力测量中存在的问题，如应力计需被动与钻孔壁耦合，在节理、裂隙发育，断层破碎带等围岩松散、破碎的情况下，很难实现采动应力的监测工作，因此发明了一种煤岩体采动应力监测包体，采用间接测量，通过注入树脂材料使包体与钻孔充分耦合，填满钻孔产生的裂隙和缺口，在采掘过程中实时监测煤岩体内采动应力的变化，及时应对可能出现的采动灾害进行预警。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种可实时监测煤岩体内采动应力的测量装置，使其使用便捷，并且及时应对可能出现的采动灾害进行预警，为深部采掘工作的稳定性评价和在和灾害防控等方面提供准确的应力演化数据。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种煤岩体采动应力监测包体，包括：空心管体、空心弹性橡胶管、圆形金属垫片、紧固螺母、空心聚氨酯管、应变花、内圆环、导向头、数据导线、注浆管、注液管、液体加压装置、树脂加压装置，数据采集装置。所述空心管体上设有与数据导线、注浆管、注液管相连接的圆孔，所述空心管体的前端设有与导向头相连接的螺纹，所述空心弹性橡胶管固定于空心管体的中部，所述应变花位于空心弹性橡胶管的内部，所述应变花连接有数据导线，所述数据导线通过空心管体中部的圆孔进入空心管体的内部，所述空心聚氨酯管分别固定于空心管体的两侧，所述空心聚氨酯通过圆孔和空心管体内部的注液管相连接，所述空心聚氨酯管体两端设有圆形金属垫片，所述圆形金属垫片通过紧固螺母固定，所述注浆管与位于空心弹性橡胶管和空心聚氨酯管中间空心管体上的圆孔相连接，所述空心管体的前端设有导向头，所述空心管体内部装有内圆环，所述内圆环上有圆孔，保证注液管、注浆管、数据导线在空心管体中的状态的稳定，所述读数导线从空心管体后部引出与数据采集装置相接，所述注液管引出后与外部的液体加压装置连接，所述注浆管引出后与外部的树脂加压装置相连。
本发明所述的一种煤岩体采动应力监测包体，其中所述空心管体为不锈钢材质
本发明所述的一种煤岩体采动应力监测包体，其中应变花位于空心弹性橡胶管的内部。
采用上述上述方案后，由于本发明设有空心弹性橡胶管、应变花、空心聚氨酯管、注浆管、注液管、数据导线、液体加压装置、树脂加压装置，数据采集装置。在将本发明所述的一种煤岩体采动应力监测包体送入钻孔中指定位置后，打开液体加压装置，将高压液体通过注液管注入两端的空心聚氨酯管中，使得两端的空心聚氨酯管沿径向膨胀至与孔壁紧密贴合，从而在两端的空心聚氨酯管、钻孔和空心管体之间形成一个空腔，关闭液体加压装置。打开树脂加压装置，将加压后的树脂通过注浆管送入形成的空腔中，将空腔和钻孔中的裂缝和缺口填满，关闭树脂加压装置，完成装置安装工作。当在采场内进行采掘工作时，煤岩体中采动应力会作用于树脂上，进而作用在空心弹性橡胶管上，引起空心橡胶管的变形，通过其内部的应变花测得空心橡胶管变形量，通过数据导线将数据传递到数据采集装置上，通过分析处理，即可实时监测煤岩体内采动应力的变化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的一种煤岩体采动应力监测包体的结构示意图。
图2为本发明的一种煤岩体采动应力监测包体的工作情况示意图。
图中，1-空心管体，5-空心弹性橡胶管，3-圆形金属垫片，4-紧固螺母，2-空心聚氨酯管，6-应变花，7-内圆环，8-导向头，9-数据导线，10-注浆管，11-注液管，12-液体加压装置，13-树脂加压装置，14-数据采集装置，101-钻孔，102-孔壁，103-裂隙，104-孔壁缺口，105-树脂。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施方案进行详细描述。
如图所示，本发明所述的一种煤岩体采动应力监测包体，包括：空心管体1、空心弹性橡胶管5、圆形金属垫片3、紧固螺母4、空心聚氨酯管2、应变花6、内圆环7、导向头8、数据导线9、注浆管10、注液管11、液体加压装置12、树脂加压装置13，数据采集装置14。所述空心管体1上设有与数据导线9、注浆管10、注液管11相连接的圆孔，所述空心管体1的前端设有与导向头8相连接的螺纹，所述空心弹性橡胶管5固定于空心管体1的中部，所述应变花6位于空心弹性橡胶管5的内部，所述应变花6连接有数据导线9，所述数据导线9通过空心管体1中部的圆孔进入空心管体1的内部，所述空心聚氨酯管2分别固定于空心管体1的两侧，所述空心聚氨酯管2通过圆孔和空心管体1内部的注液管11相连接，所述空心聚氨酯管2两端设有圆形金属垫片3，所述圆形金属垫片3通过紧固螺母4固定，所述注浆管10与位于空心弹性橡胶管5和空心聚氨酯管2中间空心管体1上的圆孔相连接，所述空心管体1的前端设有导向头8，所述空心管体1内部装有内圆环7，所述内圆环7上有圆孔，保证数据导线9、注浆管10、注液管11在空心管体1中的状态的稳定，所述读数导线9从空心管体1后部引出与数据采集装置14相接，所述注液管11引出后与外部的液体加压装置12连接，所述注浆管10引出后与外部的树脂加压装置13相连。
具体实施如下：
1、用钻头在采场巷道壁面上钻取一个直径略大于装置直径的钻孔101，取出岩芯，冲洗钻孔101。
2、将安装完成的一种煤岩体采动应力监测包体慢慢送入钻孔101中的指定位置。
3、打开液体加压装置12，将高压液体通过注液管11注入空心官体1两端的空心聚氨酯管2中，使得两端的空心聚氨酯管2沿径向膨胀至与孔壁102紧密贴合，从而在两端的空心聚氨酯管2、钻孔101和空心管体1之间形成一个空腔，关闭液体加压装置12。
4、打开树脂加压装置13，将加压后的树脂105通过注浆管10送入形成的空腔中，将空腔和钻孔101中的裂缝103和缺口104填满，关闭树脂加压装置13，完成监测包体的安装工作。
5、当在采场内进行采掘工作时，煤岩体中采动应力会作用于树脂105上，进而作用在空心弹性橡胶管5上，引起空心橡胶管5的变形，通过其内部的应变花6测得空心橡胶管5变形量，通过数据导线9将数据传递到数据采集装置14上，通过分析处理，即可实时监测煤岩体内采动应力的变化。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以谁发明的技术方案而非限制，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.一种煤岩体采动应力监测包体，包括：空心管体(1)、空心弹性橡胶管(5)、圆形金属垫片(3)、紧固螺母(4)、空心聚氨酯管(2)、应变花(6)、内圆环(7)、导向头(8)、数据导线(9)、注浆管(10)、注液管(11)、液体加压装置(12)、树脂加压装置(13)、数据采集装置(14)；所述空心管体(1)上设有与数据导线(9)、注浆管(10)、注液管(11)相连接的圆孔，所述空心管体(1)的前端设有与导向头(8)相连接的螺纹，所述空心弹性橡胶管(5)固定于空心管体(1)的中部，所述应变花(6)位于空心弹性橡胶管(5)的内部，所述应变花(6)连接有数据导线(9)，所述数据导线(9)通过空心管体(1)中部的圆孔进入空心管体(1)的内部，所述空心聚氨酯管(2)分别固定于空心管体(1)的两侧，所述空心聚氨酯管(2)通过圆孔和空心管体(1)内部的注液管(11)相连接，所述空心聚氨酯管(2)两端设有圆形金属垫片(3)，所述圆形金属垫片(3)通过紧固螺母(4)固定，所述注浆管(10)与位于空心弹性橡胶管(5)和空心聚氨酯管(2)中间空心管体(1)上的圆孔相连接，所述空心管体(1)的前端设有导向头(8)，所述空心管体(1)内部装有内圆环(7)，所述内圆环(7)上有圆孔，保证数据导线(9)、注浆管(10)、注液管(11)在空心管体(1)中的状态的稳定，所述数据导线(9)从空心管体(1)后部引出与数据采集装置(14)相接，所述注液管(11)引出后与外部的液体加压装置(12)连接，所述注浆管(10)引出后与外部的树脂加压装置(13)相连。
2.如权利要求1所述的一种煤岩体采动应力监测包体，其中所述的空心管体(1)为不锈钢材质。
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