CN203669931U - 一种测试巷道围岩松动圈的多点应力计 - Google Patents
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Abstract
一种测试巷道围岩松动圈的多点应力计，包括空心金属导轨、应力感应单元，应力感应单元包括数显式压力传感器、三通接头、环状膨胀体、L型接头、导压管、单向阀和注油嘴；所述的环状膨胀体套装在空心金属导轨上，通过L型接头连接导压管，导压管的另一端经三通接头连接外部数显式压力传感器和单向阀，单向阀的另一端连接注油嘴；所述的L型接头和导压管置于空心金属导轨内，L型接头通过空心金属导轨上的孔伸入空心金属导轨内与导压管连接；空心金属导轨上设有固定环状膨胀体的圆形金属挡板。可实现多点应力同时测试，实时监测应力变化，其结构简单、装置可重复使用、易于操作、稳定性好、精度高，适应矿井下复杂多变的作业环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多点应力计，尤其是一种适用于测试巷道围岩松动圈的多点应力计。
背景技术
随着我国资源开发的进一步发展，开采作业不断向深部转移，矿山井巷将处于更高地应力环境之中，并且由于采动空间内原岩应力平衡被采动活动破坏，巷道周围的煤岩结构发生变化，地应力重新分布。巷道周围，由于围岩应力作用使巷道围岩发生变形，破坏和移动，顶板出现下沉冒落，两帮内鼓，支架受载和下缩、折损等矿压显现，也可能会出现煤与瓦斯突出、突水、冲击地压等动力现象。
由于巷道开挖后引起岩体内部应力的重新分布，使其周边范围内存在3个区域，即卸压区(或松动圈)、应力集中区和原岩应力区。三个应力区的划分、测试和评价，直接决定了巷道围岩的稳定性，并为开采巷道布置和支护设计提供了理论依据。因此，测试和评价围岩内应力状态的分布及松动圈的范围是围岩观测的主要内容，是解决开采巷道布置和支护设计、冲击地压与煤与瓦斯突出预测和预防、承压水上煤体安全开采等重大技术问题的依据。
到目前为止，国内外对测试巷道围岩松动圈范围的方法研究已取得了很多成果，研发了声波法、多点位移计法、地震波法、地质雷达法，钻孔摄像法等。利用的原理也各不相同，但对于井下实际测试往往会面临种种缺点。声波法测试时常用水作为介质充满钻孔，由于围岩裂隙的存在，现实情况很难实现，而且水压不稳定会对测试结果产生影响。多点位移计法测试时仪器为一次性消耗，且测试的精度有限。地震波法的测试设备价格昂贵，而且需要巷道围岩有明显的松动界面。地质雷达法同样是设备价格昂贵，并要求松动圈边界处围岩电性要有明显差异。钻空摄像法其图像的清晰度受限于钻孔内恶劣的环境条件及摄像头的像素。此外，以上各种方法都无法对巷道周边围岩的应力变化实现实时监测，无法了解巷道松动圈的变化过程。
发明内容
本实用新型的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、操作简便、环境适应性好、稳定性高、测试准确、仪器可重复使用并能实现多点实时测试巷道松动圈范围的多点应力计。
为实现上述目的，本实用新型的测试巷道围岩松动圈的多点应力计，包括空心金属导轨、设在空心金属导轨上的多个应力感应单元，所述每个应力感应单元包括数显式压力传感器、三通接头、环状膨胀体、L型接头、导压管、单向阀和注油嘴；所述的环状膨胀体套装在空心金属导轨上，通过L型接头连接导压管，导压管的另一端经三通接头连接外部数显式压力传感器和单向阀，单向阀的另一端连接注油嘴；所述的L型接头和导压管置于空心金属导轨内，L型接头通过空心金属导轨上的孔伸入空心金属导轨内与导压管连接；空心金属导轨上设有固定环状膨胀体的圆形金属挡板。
所述的空心金属导轨的端部设有续接接头；所述的多个应力感应单元为3-10个。
有益效果：由于采用了上述技术方案，应力单元的环状膨胀体膨胀可以与围岩实现充分耦合，从而有效反映围岩应力变化。应力单元设置的个数可以根据现场需要设置，同时与数显式压力传感器连接，从而实现多点实时测试。L型接头和导压管置于空心导轨内，对L型接头和导压管起到了很好的防护作用。本实验新型具有结构简单、操作简便、环境适应性好、稳定性高、可重复使用和测试准确等优点，可广泛用于各种复杂多变环境下的井下巷道松动圈测试。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的A-A向剖面图。
图3是本实用新型的结构轴向剖面图。
图4是本实用新型以三点应力测试为例的剖面结构示意图。
图中：1、数显式压力传感器；2、三通接头；3、圆形金属挡板；4、环状膨胀体；5、应力感应单元；6、空心金属导轨；7、续接接头；8、孔；9、L型接头；10、导压管；11、单向阀；12、注油嘴
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本实用新型的测试巷道围岩松动圈的多点应力计，主要由应力感应单元5、圆形金属挡板3、空心金属导轨6和续接接头7构成；所述的应力感应单元5为3-10个。应力感应单元5设在空心金属导轨6上，应力感应单元5包括数显式压力传感器1、三通接头2、环状膨胀体4、L型接头9、导压管10、单向阀11和注油嘴12；所述的环状膨胀体4套装在空心金属导轨6上，通过L型接头9连接导压管10，导压管10的另一端经三通接头2连接外部数显式压力传感器1和单向阀11，单向阀11的另一端连接注油嘴12；所述的L型接头9和导压管10置于空心金属导轨6内，L型接头9通过空心金属导轨上的孔8伸入空心金属导轨6内与导压管10连接；空心金属导轨6上设有固定环状膨胀体4的圆形金属挡板3。所述的空心金属导轨6的端部设有续接接头7。
若干个环状膨胀体4根据需要每隔△L的距离套在空心金属导轨6上，并通过两端圆形金属挡板3固定，空心金属导轨6通过续接接头7续接，使其长度与打好的钻孔深度相匹配。L型接头9一端连接环状膨胀体4，并通过空心金属导轨6上的孔8深入空心金属导轨6内和导压管10连接。导压管10另一端引出空心金属导轨6并通过三通接头2连接数显式压力传感器1和单向阀11，单向阀11另一端连接注油嘴12。
使用过程：预先在需要测试的巷道地点开设钻孔，钻孔深度应当大于巷道松动圈的范围。将连接好的测试装置缓缓送入预先打好的钻孔内，钻孔直径应与环状膨胀体4相匹配，保证环状膨胀体4膨胀后与钻孔壁充分耦合。然后，利用小型油泵通过注油管12向各个环状膨胀体4内注油，使各个环状膨胀体4达到相同的压力，并保证各个环状膨胀体4膨胀与钻孔壁充分耦合，停止注油，单向阀1会自动锁死。通过记录不同测点的应力变化，从而确定巷道松动圈的范围。
Claims (3)
1.一种测试巷道围岩松动圈的多点应力计，其特征在于：它包括空心金属导轨(6)、设在空心金属导轨(6)上的多个应力感应单元(5)，所述每个应力感应单元(5)包括数显式压力传感器(1)、三通接头(2)、环状膨胀体(4)、L型接头(9)、导压管(10)、单向阀(11)和注油嘴(12)；所述的环状膨胀体(4)套装在空心金属导轨(6)上，通过L型接头(9)连接导压管(10)，导压管(10)的另一端经三通接头(2)连接外部数显式压力传感器(1)和单向阀(11)，单向阀(11)的另一端连接注油嘴(12)；所述的L型接头(9)和导压管(10)置于空心金属导轨(6)内，L型接头(9)通过空心金属导轨上的孔(8)伸入空心金属导轨(6)内与导压管(10)连接；空心金属导轨(6)上设有固定环状膨胀体(4)的圆形金属挡板(3)。
2.根据权利要求1所述的一种测试巷道围岩松动圈的多点应力计，其特征在于：所述的空心金属导轨(6)的端部设有续接接头(7)。
3.根据权利要求1所述的一种测试巷道围岩松动圈的多点应力计，其特征在于：所述的多个应力感应单元(5)为3-10个。
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