CN112798165A

CN112798165A - 一种可测量真实压力的钻孔应力计

Info

Publication number: CN112798165A
Application number: CN202110150979.0A
Authority: CN
Inventors: 马伟; 张国锋; 楚海征; 赵军; 孙凯; 赵缘; 付衍斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2021-05-14

Abstract

本发明公开了一种可测量真实压力的钻孔应力计，根据埋入方向，具有可测得煤岩体内固定方向真实压力的功能。本发明的埋入煤体中的承压器由凸压板6、储油盒7、密封橡胶13等组成。凸压板6具有传递外力的作用，当煤岩体孔洞压力增大时，会挤压凸压板6，挤压过程中会造成储油空间15中的油压（可测得压强P）发生变化，又由于其接触面积(面积为S)保持不变，可通过计算求出承受的压力F（F=P*S）大小。外界受力与钻孔应力计电子部分计算出的压力是呈线性关系，通过换算可以计算出外力的实际数值，是传统应力计的升级换代产品，具有一定的推广使用价值。

Description

一种可测量真实压力的钻孔应力计

技术领域

本发明涉及煤岩应力监测领域，特别涉及一种可测量真实压力的钻孔应力计。

背景技术

当前钻孔应力计埋入煤岩体内部的机械部分由油囊、上压板，下压板等组成，由于上压板、下压板在挤压油囊时，其接触面积会发生改变，导致外界施加的力与油囊的油压是非线性关系，因而，煤岩体的真实压力与所测得的煤岩体应力是正相关关系，而非线性关系，且无法通过计算得到煤岩体中的压力，不利于了解煤岩体内应力的真实情况。

当前所使用的钻孔应力计在使用时，其内部或多或少存在有空气，导致在正常使用时内部不保压，需要多次补压才能将钻孔应力计中的空气排干净。

目前，采用钻孔应力计监测煤岩体内部应力时，通常有两种预警模式：一种是数值预警，即设置一个具体的数值作为预警值，当应力监测结果超过这个预警值时，就需要采取一定的卸压措施；二是增量预警，即某一段时间内的应力数值增大量超过设定值，就认为是一次增量预警，但在应力油囊的实际变形中，其与上下压板的接触面积是在不断的变化中，因而，应力的增大量相同时，上下板压力的增大量是不同的，这样就会造成在实际监测过程中，无法准确判断煤岩体内应力的变化情况。

目前，一个矿井中所使用的钻孔应力计，有时不止来自一个厂家，由于每个厂家的钻孔应力计的油囊不同，比如材质、尺寸等，会导致监测的结果不同，实际使用过程中，针对不同厂家的监测情况需要有两种甚至多种应对方案，这样无形中加大了矿井技术人员的工作难度，不利于矿井的安全管理。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提出了一种可测量真实压力的钻孔应力计。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种可测量真实压力的钻孔应力计，包括三通阀，所述三通阀上部设置三通阀承压器接口，钻孔应力计承压器通过油管焊接在三通阀承压器接口上，钻孔应力计承压器主要由储油盒、凸压板、隔尘棉等组成，其中储油盒与凸压板为不锈钢材质，硬度高，能承受较大的压力；所述三通阀的右侧设置三通阀进油接口，三通阀进油接口通过注油接头、注油管与手动泵连接；所述三通阀的左侧设置三通阀压力表接口，依次通过螺母连接至压力表。

与现有技术相比，本发明的有益之处为：

（1）本发明提供了一种可测得真实压力的钻孔应力计，根据埋入方向，具有可测得煤岩体内固定方向真实压力的功能；

（2）本发明设计了一款新的钻孔应力计承压器，主要由储油盒、凸压板、隔尘棉等组成，与传统的油囊加上下压板的构成不同，都是通过在煤岩体上打孔，并将其埋入煤岩体内部。区别在于所发明的新钻孔应力计承压器中与油接触的凸压板表面以及与油接触的储油盒表面都不会由于外界力的作用而发生变形，其所测得的力与外界施加的力呈线性变化，可计算出外界对钻孔应力计承压器的实际压力，是传统应力计的升级换代产品，具有一定的推广使用价值；

（3）本发明还设计了钻孔应力计承压器中气体排出孔，有效的解决了传统钻孔应力计油囊中气体排出不尽导致的不保压现象；

（4）本发明设计了一种限位钢丝绳，其周长略大于承压器周长，小于煤岩体孔洞的周长，具有良好的延展性，能够保证承压器的凸压板在上下运动时保持水平稳定。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为现有钻孔应力计的机械部分示意图；

图2为现有钻孔应力计油囊、上下压板结构示意图；

图3为本发明的结构示意图（正视图）；

图4为本发明的结构示意图（左视图）；

图5为本发明充油后的主要结构左视图；

图6为本发明的结构示意图（俯视图）；

图7为本发明承压器三维线框图。

图中，1.钻孔应力计油囊体；1-1.油囊；1-2.下压板；1-3.上压板；1-4.钢丝绳；2.三通阀油囊接口；3.三通阀压力表接口；4三通阀注油接口；5.三通阀；6.凸压板；7.储油盒；8.排气阀；9.外露油管；10.凸压板内部通油孔；11.储油盒内部排气孔；12隔尘棉；13密封橡胶；14.限位钢丝绳；15储油空间。

具体实施方式

为了更好的理解本发明对现有技术作出的改进，在对本发明的具体实施方式进行详细说明之前，先对背景技术部分所提到的现有技术结合附图加以说明。

图1为目前钻孔应力计的机械部分示意图，现场使用中，将1埋入煤岩体内部，在3处接钻孔应力计电子部分，用来监测1-1油囊中的油压变化，在4处接手动泵，利用手动泵，向油盒中注入一定量的油，使油囊1-1表面突起，确保1钻孔应力计油囊体主动与煤岩体孔壁接触。当外部压力作用于1时，会引起1-1油囊中油压的变化。这样就可以通过连接的电子部分显示油压的变化情况。

当前钻孔应力计埋入煤岩体内部的机械部分由油囊1-1、上压板1-2，下压板1-3等组成，由于上压板1-2、下压板1-3在挤压油囊1-1时，上、下压板与油囊的接触面积会发生改变，导致外界施加的力与油囊1-1内油压是非线性关系，因而，煤岩体的真实压力与所测得的煤岩体应力是正相关关系，而非线性关系，且无法通过计算得到煤岩体中的压力，不利于了解煤岩体内应力的真实情况。

目前，采用钻孔应力计监测煤岩体内部应力时，通常有两种预警模式：一种是数值预警，即设置一个具体的数值作为预警值，当应力监测结果超过这个预警值时，就需要采取一定的卸压措施；二是增量预警，即某一段时间内的应力数值增大量超过设定值，就认为是一次增量预警，但在应力油囊1-1的实际变形中，其与上下压板的接触面积是在不断的变化中，因而，应力的增大量相同时，上下板压力的增大量是不同的，这样就会造成在实际监测过程中，无法准确判断煤岩体内应力的变化情况。

目前，一个矿井中所使用的钻孔应力计，有时不止来自一个厂家，由于每个厂家的钻孔应力计机械部分会有所不同，比如材质、尺寸等，会导致监测的结果不同，实际使用过程中，针对不同厂家的监测情况需要有两种甚至多种应对方案，这样无形中加大了矿井技术人员的工作难度，不利于矿井的安全管理。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种可测得真实压力的钻孔应力计，根据埋入方向，具有可测得煤岩体内固定方向真实压力的功能。

承压器出厂前需将内部空气排出，如图3，基本流程为将承压器的排气阀8朝上放置，并限定凸压板仅能有少量向上运动，通过手工泵向承压器的储油盒7中注油，油从手工泵流出，经外露油管9，凸压板内部通油孔10，进入储油盒7，由于油的注入，凸压板6缓慢向上运动，同时，储油盒7以及外露油管9等内的空气通过储油盒内部排气孔11排出，气体排出后，拧紧排气阀8，用脆性较大的绳或化学材料固定承压器，使凸压板6不再进行相对运动，此时完成整个排气过程，最后，再将完成排气的承压板用橡胶皮整体包裹。

由于目前在用的油囊常由于其内部空气排出不净，存在不保压的问题。本发明针对这种情况，依据空气动力学理论，设定了多个排气孔，基本解决空气排出不净的情况。

使用时，需将承压器推进预先打的孔洞中，并保持承压器的上下结构的方位，推入预定位置后，需用手动泵向储油盒中再次注油，从而给于承压器一定的初始压力。在注油过程中，凸压板6缓慢向上相对运动，运动一定距离时，出厂前承压器上的绳或化学材料失去束缚作用，此时承压板继续缓慢向上运动，直至由于外部孔洞的压力或限位钢丝绳14的作用，限制凸压板继续向上运动，直至达到设定的初始压力。在凸压板向上做相对运动时，由于所选隔尘棉12具有较大的弹性恢复能力，仍具有一定的隔尘能力。

如图5所示，本发明的埋入煤体中的承压器由凸压板6、储油盒7、密封橡胶13等组成。密封橡胶13与储油盒7形成一个密闭的储油空间15。凸压板6具有传递外力的作用，当煤岩体孔洞压力增大时，会挤压凸压板6，同时凸压板下方凸起部分向下挤压油体，同时保持其接触面积(面积为S)保持不变，挤压过程中储油盒7中的油产生一定的油压（可测得压强P），通过与其连通的钻孔应力计电子部分，计算出承受的压力F（F=P*S）大小，由于凸压板6下方凸起部分在挤压过程中不会发生受力面积的改变，因而外界受力与钻孔应力计电子部分计算出的压力是呈线性关系，通过换算可以计算出外力的实际数值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本发明的描述中，术语“上”“下”“左”“右”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中的“相连”“连接”应作为广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可依据具体情况理解上述术语的具体含义。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可测得真实压力的钻孔应力计，其特征在于：埋入煤岩体内部的承压器，承压器主要由凸压板6、储油盒7、隔尘棉12等组成，凸压板6具有传递外力的作用，使其下方凸起部分向下挤压油体，从而使油产生一定的油压，通过与其连通的钻孔应力计电子部分，计算出承受的压力大小，凸压板6下方凸起部分在挤压过程中不会发生受力面积的改变，因而外界受力与钻孔应力计电子部分计算出的压力是呈线性关系，通过换算可以计算出外力的实际数值。

2.根据权利要求1所述的一种可测得真实压力的钻孔应力计，其特点在于，本发明依据空气动力学理论，设置了多个卸压孔。

3.根据权利要求1所述的一种可测得真实压力的钻孔应力计，其特点在于，所述凸压板、储油盒为不锈钢体，其凸压板下部边缘侧面及底部带有密封装置，与储油盒内部形成一个密闭的空间。

4.根据权利要求1所述的一种可测得真实压力的钻孔应力计，其特点在于，外漏油管连接凸压板内部通油孔，且凸压板与储油盒的外部空隙填充有隔尘棉。

5.设计了一种限位钢丝绳，其周长略大于承压器周长，小于煤岩体孔洞的周长，具有良好的延展性，能够保证承压器的凸压板在上下运动时保持水平稳定。