CN204703888U - 钻孔用分体式双向倾角测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿山工程中原岩应力测量或采掘动压量测的钻孔用分体式双向倾角测量仪，包括测量主机、安装杆，测量主机置于孔外；安装杆深入孔内，安装杆的前端连接安装套，安装套的前端连接压力传感器；安装套内装有加速度计基座，加速度计基座上设置有安装槽，安装槽内固定有小尺度三轴加速度计，安装槽的加速度计安装面与压力传感器基准面平行；小尺度三轴加速度计通过四芯电缆及其航空插头与测量主机连接，四芯电缆穿过安装杆和加速度计基座上的出线孔。本实用新型基于三轴加速度与双轴倾角对应关系，适用大小孔径，实现高精度双轴倾角就近压力传感器测量，为深孔矿压观测提供精度保障，提升支护参数设计及设备选型的科学性与合理性。

Description

钻孔用分体式双向倾角测量仪

技术领域

本实用新型涉及矿山工程中原岩应力测量或采掘动压量测装置，具体是一种钻孔用分体式双向倾角测量仪，适用于矿山压力监测中孔内传感器的横滚角和轴线仰俯角两个安装基础参数的测量。

背景技术

矿山地应力及采掘动压量测中，深孔内安装的传感器横滚角和轴线仰俯角两个参数是压力反演的重要指标，直接决定了应力测量的精度，因而对于矿山开采中的地压控制和设备选型，意义重大。

目前，地应力测量中可采用模拟电压输出型倾角传感器测量横滚角，但其模块较大，单价高达几万元，整个模块在孔内安装，仅能用于孔径Φ130mm以上的空心包体法地应力量测；另一测量横滚角的方法则是由各级安装杆向孔外返一条标志线，在孔外开阔的巷内空间以罗盘或尺度规量测。其中角度测量主机为常规万用表，不具备密封功能，不太适合矿山井下的防爆隔水要求。而轴线仰俯角测量则是施工中控制钻机水平钻进以零度倾角反演，因钻孔深度较大，钻杆往往上漂或下扎，在安装点位难以保证轴线水平，此外钻孔水平设置也不利于排渣、排水，个别情况还要求倾斜测试，这极大限制了压力测试的布点位置与布点密度，反演结果也往往偏离实际，给设计与安全管理带来了极大盲目。Φ130mm的钻孔要由大功率的专用地质钻机施工，占用巷内运输线路，造成迎头停产，不利于保障掘进进度。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种钻孔用分体式双向倾角测量仪，其基于三轴加速度与双轴倾角对应关系，适用大小孔径，实现高精度双轴倾角就近压力传感器测量，可为深孔矿压观测提供精度保障，极大提升支护参数设计及设备选型的科学性与合理性。

本实用新型的目的可通过下述技术方案实现：

一种钻孔用分体式双向倾角测量仪，包括测量主机、安装杆，测量主机置于孔外；安装杆深入孔内，安装杆的前端连接安装套，安装套的前端连接压力传感器；安装套内装有加速度计基座，加速度计基座上设置有安装槽，安装槽内固定有小尺度三轴加速度计，安装槽的加速度计安装面与压力传感器基准面平行；小尺度三轴加速度计通过四芯电缆及其航空插头与测量主机连接，四芯电缆穿过安装杆和加速度计基座上的出线孔。

采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，具有以下优点：

以小尺度三轴加速度计分体安装在孔内靠近压力传感器位置，孔外以航空插头联通外置测量主机，能同时测量横滚角和仰俯角，便于安装推送和小孔测量，可全面提高深孔应力传感器的角度测量精度，实现了单机测量两个角度参数，进而大为提升了地应力或采掘动压的反演精度。

作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是：

测量主机的壳体由主机上壳、主机下壳构成，主机上壳与主机下壳通过子母槽并扣压硅胶垫扣接，通过主机上壳与主机下壳侧面板外侧设置的挂耳螺孔座由螺栓紧固密封连接为一体。

主机上壳上设置有液晶屏显示天窗、液晶显示器安装槽及加固螺孔座、自锁开关安装孔；主机下壳内设置有主机电路板安装座、航空插座安装孔、5V锂电池卡座，主机电路板上设置有电源模块和单片机主控模块。

液晶屏显示天窗由透明亚克力板涂抹粘帖硅胶封窗，并下压液晶显示器。

主机上壳安装的自锁开关为防水开关，主机下壳安装的航空插座为防水插座。

安装套与安装杆螺纹连接，安装套的前端加工有内螺纹和定位螺孔，安装套通过该内螺纹和定位螺孔及压力传感器定向螺钉与螺纹式或卡槽式压力传感器连接。

加速度计基座为圆柱体结构，通过基座固定螺钉固定在安装套内，加速度计基座中部开设安装槽，槽面与小尺度三轴加速度计宽度匹配，孔口端设有出线孔。

小尺度三轴加速度计通过安装套上的加速度计固定螺孔由加速度计固定螺钉定位在安装槽的槽面上，安装槽与安装套之间的空隙内灌封硅胶。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1中C-C剖视图；

图3是图1中D-D剖视图；

图4是主机上壳外观示意图；

图5是图4中A-A剖视图；

图6是主机下壳内部电器元件布置示意图；

图7是图6中B-B剖视图；

图中所示，1、测量主机；2、航空插头；3、安装杆；4、四芯电缆；5、安装套；6、加速度计基座；7、小尺度三轴加速度计；8、加速度计固定螺钉；9、硅胶；10、压力传感器定向螺钉；11、加速度基座固定螺钉；12、压力传感器基准面；13、出线孔；14、基座定位孔；15、安装槽；16、主机上壳；17、液晶显示器；18、自锁开关；19、挂耳螺孔座；20、透明亚克力板；21、液晶屏显示天窗；22、主机下壳；23、主机电路板；24、单片机主控模块；25、5V锂电池；26、航空插座；27、硅胶垫。

具体实施方式

以下结合实施例并附图对本实用新型作进一步的说明，目的仅在于更好的理解本实用新型。

参见图1，本实施例给出的钻孔用分体式双向倾角测量仪，它由测量主机1、安装杆3、四芯电缆4、安装套5、加速度基座6、小尺度三轴加速度计7及压力传感器等部件组成，测量主机1置于孔外，安装杆3深入孔内，实现分体结构布局。

参见图4至图7，测量主机1的壳体由主机上壳16、主机下壳22构成，主机上壳16与主机下壳22通过子母槽并扣压硅胶垫27扣接，通过主机上壳16与主机下壳22侧面板外侧设置的挂耳螺孔座19由螺栓紧固密封连接为一体。

主机上壳16上设置有液晶屏显示天窗21、液晶显示器17安装槽及加固螺孔座、自锁开关18安装孔；主机下壳22内设置有主机电路板23安装座、航空插座26安装孔、5V锂电池25卡座，主机电路板23上设置有电源模块和单片机主控模块24等电器元件。

液晶屏显示天窗21由透明亚克力板20涂抹粘帖硅胶封窗，并下压液晶显示器17。

主机上壳16安装的自锁开关18为防水开关，主机下壳22安装的航空插座26为防水插座。

上述结构，可使测量主机1的壳体采用PLA材质或ABS材质，开口或接口部位以硅胶垫扣压或灌封硅胶密封，以实现测量主机的防水防爆；推送压力传感器时先断开航空插头2，抵达孔底安装好测量角度时将其接通主机，方便灵活。

参见图1至图3，安装杆3的前端螺纹套接安装套5，安装套5的前端加工有内螺纹和定位螺孔，安装套5通过该内螺纹和定位螺孔及压力传感器定向螺钉10与螺纹式压力传感器套接；安装套5内装有加速度计基座6，加速度计基座6为圆柱体结构，通过基座固定螺钉11固定在安装套5内，加速度计基座6中部开设安装槽15，槽面与小尺度三轴加速度计7宽度匹配，孔口端设有出线孔13；小尺度三轴加速度计7通过安装套5上的加速度计固定螺孔由加速度计固定螺钉8定位在安装槽15的槽面上，加速度计安装面与压力传感器基准面12平行，这样压力传感器的横滚角和仰俯角即为小尺度三轴加速度计7所测角度；小尺度三轴加速度计7通过四芯电缆4及其航空插头2与测量主机1上的航空插座26插接，四芯电缆4穿过安装杆3和加速度计基座6上的出线孔13，避免了推送过程中对线缆的刮擦，也利于降低适用的钻孔孔径；安装槽15与安装套5之间的空隙内灌封硅胶9，使孔内分体电子部分亦实现防水防爆，避开了孔内恶劣环境对测量线路的不利影响。

本实施例的有益效果：

①基于三轴加速度测量角度的原理，实现了单机测量孔内传感器的横滚角和仰俯角，结构简单紧凑，大孔（Φ130）和小孔（Φ36）兼用，极大便利了孔内传感器基准面的角度测量，结果精度高；

②主机机壳和分体加速度计为封装或硅胶灌封，实现了隔水防爆，利于测量安全和防止电路受潮；

③整个装置结构紧凑，外形尺寸小，安装方便，零件来源广泛，加工方便，成本低。

上述实施例仅仅是对本实用新型作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种钻孔用分体式双向倾角测量仪，包括测量主机（1）、安装杆（3），其特征在于：测量主机（1）置于孔外；安装杆（3）深入孔内，安装杆（3）的前端连接安装套（5），安装套（5）的前端连接压力传感器；安装套（5）内装有加速度计基座（6），加速度计基座（6）上设置有安装槽（15），安装槽（15）内固定有小尺度三轴加速度计（7），安装槽（15）的加速度计安装面与压力传感器基准面（12）平行；小尺度三轴加速度计（7）通过四芯电缆（4）及其航空插头（2）与测量主机（1）连接，四芯电缆（4）穿过安装杆（3）和加速度计基座（6）上的出线孔（13）。

2.根据权利要求1所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：测量主机（1）的壳体由主机上壳（16）、主机下壳（22）构成，主机上壳（16）与主机下壳（22）通过子母槽并扣压硅胶垫（27）扣接，通过主机上壳（16）与主机下壳（22）侧面板外侧设置的挂耳螺孔座（19）由螺栓紧固密封连接为一体。

3.根据权利要求2所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：主机上壳（16）上设置有液晶屏显示天窗（21）、液晶显示器（17）安装槽及加固螺孔座、自锁开关（18）安装孔；主机下壳（22）内设置有主机电路板（23）安装座、航空插座（26）安装孔、5V锂电池（25）卡座，主机电路板（23）上设置有电源模块和单片机主控模块（24）。

4.根据权利要求3所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：液晶屏显示天窗（21）由透明亚克力板（20）涂抹粘帖硅胶封窗，并下压液晶显示器（17）。

5.根据权利要求3所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：主机上壳（16）安装的自锁开关（18）为防水开关，主机下壳（22）安装的航空插座（26）为防水插座。

6.根据权利要求1所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：安装套（5）与安装杆（3）螺纹连接，安装套（5）的前端加工有内螺纹和定位螺孔，安装套（5）通过该内螺纹和定位螺孔及压力传感器定向螺钉（10）与螺纹式或卡槽式压力传感器连接。

7.根据权利要求1所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：加速度计基座（6）为圆柱体结构，通过基座固定螺钉（11）固定在安装套（5）内，加速度计基座（6）中部开设安装槽（15），槽面与小尺度三轴加速度计（7）宽度匹配，孔口端设有出线孔（13）。

8.根据权利要求7所述的钻孔用分体式双向倾角测量仪，其特征在于：小尺度三轴加速度计（7）通过安装套（5）上的加速度计固定螺孔由加速度计固定螺钉（8）定位在安装槽（15）的槽面上，安装槽（15）与安装套（5）之间的空隙内灌封硅胶（9）。