CN208488059U - 一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，包括变形测量装置、外壳和油囊，油囊的前部设在外壳内，变形测量装置有多个，多个变形测量装置环绕在油囊外侧的外壳内，每个变形测量装置包括外部测杆、应变测杆、测量基座和弹性块体，测量基座的内端与油囊相接，测量基座的两端与外壳的端壁滑动相连，弹性块体设置在外壳和测量基座之间，应变测杆的一端与测量基座的外端相连，应变测杆的另一端与外部测杆相连，应变测杆上连接有应变片，该多向变形监测传感器结构简单，监测钻孔的变形时使用更方便，结构新颖，实用性高。

Description

一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器

技术领域

本实用新型涉及矿山压力监测领域，具体涉及一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器。

背景技术

煤矿生产中，巷道帮部煤体应力是应力集中程度评价、动力灾害预警的重要矿压数据。煤体应力监测一般采用刚性钻孔应力计，直接测量煤体对应力计的荷载。当巷道煤体一般相对软弱，钻孔附近破裂煤体对应力计的荷载值较低，刚性钻孔应力计的监测数据变化很小或几乎无变化，无法准确评价巷道帮部煤体应力。相比于应力，破碎煤体中钻孔孔壁变形较大，更容易监测，而钻孔变形与煤体内部应力具有直接相关性，因此，可通过监测煤体变形反演煤体应力。“一种岩土地质体钻孔变形测试装置及其测试方法”(申请号CN201710841566.0)公开了一种钻孔变形测试装置，可对钻孔孔壁多个方向的变形进行监测，但在裂隙较多的煤体中，定位螺丝易插入裂隙中，所测变形无数据变化或存在较大误差。“一种用于相似模拟试验的应力测试装置及方法”(申请号CN201510151222.8)公开了一种钻孔多向应力传感器，可用于相似模拟试验的应力测量，但该传感器尺寸无法改变，将其应用于工程钻孔时，传感器埋设前期两者无法紧密接触，无法测得钻孔前期应力数据，不适于工程中钻孔应力测量。因此，需要研发一种新型的工程钻孔用传感器，精确快速的测量破裂煤体的多向变形及应力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，该多向变形监测传感器结构简单，监测钻孔的变形时使用更方便，结构新颖，实用性高。

本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，包括变形测量装置、外壳和油囊，油囊的前部设在外壳内，变形测量装置有多个，多个变形测量装置环绕在油囊外侧的外壳内，每个变形测量装置包括外部测杆、应变测杆、测量基座和弹性块体，测量基座的内端与油囊相接，测量基座的两端与外壳的端壁滑动相连，弹性块体设置在外壳和测量基座之间，应变测杆的一端与测量基座的外端相连，应变测杆的另一端与外部测杆相连，应变测杆上连接有应变片。

优选的，所述外部测杆包括外测片和内撑杆，内撑杆垂直连在外测片的内侧，外壳上开设有第一通孔，内撑杆穿过第一通孔与应变测杆的另一端固连。

优选的，所述测量基座包括测量横板和第一立块，测量横板和第一立块一体成型，第一立块连接在测量横板的外壁上，测量横板的内壁与油囊的外壁相接，第一立块与应变测杆的一端固连。

优选的，所述外壳的左内端壁和右内端壁上分别开设有第一滑槽和第二滑槽，测量横板的两端分别滑动卡接在第一滑槽内和第二滑槽内。

优选的，所述应变片为电阻应变片，每个应变测杆连接两个应变片，两个应变片分别粘连在应变测杆的上表面和下表面。

优选的，所述外壳呈圆柱壳状，外壳的侧端的中部开设有第二通孔，油囊的后部穿过第二通孔。

优选的，所述弹性块体与外壳的内壁相连，弹性块体有两个分别为第一块体和第二块体，第一块体位于第一立块和第一滑槽之间，第二块体位于应变测杆和第二滑槽之间。

本实用新型的有益效果是：

上述膨胀式钻孔多向变形监测传感器，相比于刚性弹性元件直接测量煤体应力，柔性弹性元件对破碎煤体变形的敏感性更大，更易获得精确的煤体变形值，从而反演煤体应力。外部测杆可以与钻孔内壁较大面积煤体接触，避免了点接触引起的数据误差。监测传感器可监测多个不同方位的煤体应变，从而获得更加准确的煤体应力值及应力增加方位，提高煤体应力监测的全面性。所述多向变形监测传感器采用了基本的应变测量原理，结构简单，使用方便，成本低。

附图说明

图1是膨胀式钻孔多向变形监测传感器整体结构剖视示意图。

图2是膨胀式钻孔多向变形监测传感器整体结构侧视示意图。

图3是外部测杆和应变测杆连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

结合图1至图3，一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，包括油囊1、外壳2和变形测量装置3，油囊1的前部设在外壳2内的中部，变形测量装置3有多个，多个变形测量装置3环绕在油囊1外侧的外壳2内。

每个变形测量装置3包括外部测杆31、应变测杆32、测量基座33和弹性块体，测量基座33的内端与油囊1相接，测量基座33的两端与外壳2的端壁滑动相连。弹性块体设置在外壳2和测量基座33之间，应变测杆32的一端与测量基座33的外端相连，应变测杆32的另一端与外部测杆31相连，应变测杆32上连接有应变片34。应变片34为电阻应变片，每个应变测杆32连接两个应变片34，两个应变片34分别粘连在应变测杆32的上表面和下表面。

外部测杆31包括外测片311和内撑杆312，内撑杆312垂直连在外测片311的内侧，外壳2上开设有第一通孔21，内撑杆312穿过第一通孔21与应变测杆32的另一端固连。

测量基座33包括测量横板331和第一立块332，测量横板331和第一立块332一体成型，第一立块332连接在测量横板331的外壁上，测量横板331的内壁与油囊1的外壁相接，第一立块332与应变测杆32的一端固连。

外壳2的左内端壁和右内端壁上分别开设有第一滑槽22和第二滑槽23，测量横板331的两端分别滑动卡接在第一滑槽22内和第二滑槽23内。弹性块体与外壳2的内壁相连，弹性块体有两个分别为第一块体35和第二块体36，第一块体35位于第一立块332和第一滑槽22之间，第二块体36位于应变测杆32和第二滑槽23之间。外壳2呈圆柱壳状，外壳2的侧端的中部开设有第二通孔24，油囊1的后部穿过第二通孔24。

上述膨胀式钻孔多向变形监测传感器的监测方法，其包括以下步骤：

第一步，放空多向变形监测传感器的油囊1，使多向变形监测传感器处于最小体积形态，然后用钻杆将多向变形监测传感器推入煤体的钻孔的深部。注意在推进过程中，避免监测传感器转动，保证有两对外部测杆31竖直和水平放置，并记录每一个外部测杆的方位角度；

第二步，将变形监测传感器连接数据采集系统，此时应变片34的数据被数据采集系统读取到。对油囊充液，使多向变形监测传感器膨胀，通过应变片34的变形数据，此时观察每一个应变测杆32的数据，当各个应变测杆32都有明显读数后，停止充液。

第三步，通过应变片34，实时记录多向变形监测传感器各应变测杆32的数据，根据数据变化分析煤体内部应力增加方位，采用理论公式反演煤体应力相对变化值，从而实现煤体多向应力监测。

第四步：某一测点报废后，放空多向变形监测传感器的油囊1，然后取出多向变形监测传感器，回收用于其他测点。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，包括变形测量装置、外壳和油囊，油囊的前部设在外壳内，变形测量装置有多个，多个变形测量装置环绕在油囊外侧的外壳内，每个变形测量装置包括外部测杆、应变测杆、测量基座和弹性块体，测量基座的内端与油囊相接，测量基座的两端与外壳的端壁滑动相连，弹性块体设置在外壳和测量基座之间，应变测杆的一端与测量基座的外端相连，应变测杆的另一端与外部测杆相连，应变测杆上连接有应变片。

2.根据权利要求1所述一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，所述外部测杆包括外测片和内撑杆，内撑杆垂直连在外测片的内侧，外壳上开设有第一通孔，内撑杆穿过第一通孔与应变测杆的另一端固连。

3.根据权利要求1所述一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，所述测量基座包括测量横板和第一立块，测量横板和第一立块一体成型，第一立块连接在测量横板的外壁上，测量横板的内壁与油囊的外壁相接，第一立块与应变测杆的一端固连。

4.根据权利要求3所述一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，所述外壳的左内端壁和右内端壁上分别开设有第一滑槽和第二滑槽，测量横板的两端分别滑动卡接在第一滑槽内和第二滑槽内。

5.根据权利要求1所述一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，所述应变片为电阻应变片，每个应变测杆连接两个应变片，两个应变片分别粘连在应变测杆的上表面和下表面。

6.根据权利要求1所述一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，所述外壳呈圆柱壳状，外壳的侧端的中部开设有第二通孔，油囊的后部穿过第二通孔。

7.根据权利要求4所述一种膨胀式钻孔多向变形监测传感器，其特征在于，所述弹性块体与外壳的内壁相连，弹性块体有两个分别为第一块体和第二块体，第一块体位于第一立块和第一滑槽之间，第二块体位于应变测杆和第二滑槽之间。