CN218381369U - 一种煤层钻孔应力监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种煤层钻孔应力监测装置，包括钻孔应力计、三维角度传感器及具有封闭的定位型腔的连接组件，连接组件的一端依靠磁吸力与同轴嵌套的钻孔应力计相固连，可分离开连接组件与钻孔应力计，仅需将钻孔应力计留在钻孔内，三维角度传感器可随连接组件一起拉出钻孔外，监测成本较低；三维角度传感器水平固定于定位型腔内，整根推杆仅需将装有钻孔应力计的连接组件直接推送至煤层钻孔的指定位置处，解决了因多根推杆螺纹连接所造成的监测不准确问题，监测较准确。因此，本实用新型所提供的煤层钻孔应力监测装置能够准确且低成本地监测煤层钻孔。

Description

一种煤层钻孔应力监测装置

技术领域

本实用新型涉及煤层应力监测技术领域，特别涉及一种煤层钻孔应力监测装置。

背景技术

随着煤层开采深度的增加，矿压显现加剧，冲击地压等灾害事故频频发生，冲击地压问题实质上就是煤体的应力问题，通过钻孔应力计实时监测煤体相对应力的变化，对确保煤矿安全生产具有重要指导意义。

钻孔应力计通常为油压枕式，为了能够监测煤体垂直应力的变化趋势，要求钻孔应力计必须在煤体钻孔内水平安装。现有的监测方法存在诸多缺陷，例如，利用逐节螺纹连接的推杆将钻孔应力计推入钻孔内，任意相邻两节推杆之间因螺纹连接可能存在1-2度的偏差角度，整根组合推杆的偏角角度可能累积达到10-20度，导致监测结果不准确。再例如，将倾角传感器直接装在钻孔应力计上，监测完后倾角传感器、钻孔应力计及通讯线缆均遗留在钻孔内，造成极大的浪费，监测成本较高。

因此，如何准确且低成本地监测煤层钻孔是本领域技术人员需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种煤层钻孔应力监测装置，连接组件的一端依靠磁吸力固定同轴嵌套的钻孔应力计，三维角度传感器水平固定于连接组件的定位型腔内，监测误差较小，且仅需将钻孔应力计单独留有煤层钻孔内，因此能够准确且低成本地监测煤层钻孔。

本实用新型所提供的煤层钻孔应力监测装置，包括钻孔应力计、三维角度传感器及具有封闭的定位型腔的连接组件，连接组件的一端依靠磁吸力与同轴嵌套的钻孔应力计相固连；三维角度传感器水平固定于定位型腔内。

优选的，连接组件包括具有定位槽的连接壳体及同轴固设于定位槽内的第一定位块和第二定位块，三维角度传感器的两端分别与第一定位块和第二定位块相固连。

优选的，还包括与连接组件相固连的电缆接头及装有三维角度传感器的电路板，第一定位块具有第一卡接槽，第二定位块具有第二卡接槽，电路板水平卡固于第一卡接槽与第二卡接槽之间，电路板的引线穿过第一定位块的穿线孔与电缆接头相连。

优选的，连接组件还包括设于第一定位块与连接壳体之间的密封圈。

优选的，连接壳体具有用于供钻孔应力计插入的嵌插槽，嵌插槽的槽底固设有用于吸附固定钻孔应力计的固定磁块。

优选的，嵌插槽的侧壁穿设有与固定磁块相抵的锁紧螺钉。

优选的，还包括推杆及固连于推杆与连接组件之间的转接套筒。

优选的，还包括至少一根沿径向穿过转接套筒及连接壳体并与第一定位块相连的紧固螺钉。

优选的，转接套筒内设有用于沿轴向与连接壳体相抵的限位台阶面，还包括套设于电缆接头且设于限位台阶面与连接壳体之间的密封垫圈。

优选的，还包括外部显示器及设于连接组件内且与三维角度传感器相连的无线通信模组，三维角度传感器的监测信号通过无线通信模组传输至外部显示器。

相对于背景技术，本实用新型所提供的煤层钻孔应力监测装置，包括电缆接头、钻孔应力计、三维角度传感器及连接组件，钻孔应力计同轴嵌套在连接组件的另一端，三维角度传感器水平固定于连接组件的定位型腔内。

三维角度传感器以水平状态直接装于封闭的定位型腔内，监测时，整根推杆仅需将装有钻孔应力计的连接组件直接推送至煤层钻孔的指定位置处，三维角度传感器可始终保持水平状态检测煤层钻孔的应力，三维角度传感器的安装方式的改变，可无需采用逐节螺纹连接的推杆，解决了因多根推杆螺纹连接所造成的监测不准确问题，监测结果自然更准确。

此外，钻孔应力计依靠磁吸力固定于连接组件，监测完毕后，仅需用力提起连接组件，便可分离开连接组件与钻孔应力计，仅留钻孔应力计在钻孔内即可，三维角度传感器可随连接组件一起拉出钻孔外，有利于降低监测成本。

因此，本实用新型所提供的煤层钻孔应力监测装置能够准确且低成本地监测煤层钻孔。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一种具体实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置的结构图；

图2为图1去掉外部显示器后其余部件的组装图；

图3为图2的剖视图；

图4为图1中连接组件及其附件的剖视图；

图5为本实用新型第二种具体实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置的结构图。

附图标记如下：

外部显示器1、推杆2、连接螺栓3、转接套筒4、电缆接头5、密封垫圈6、连接组件7、紧固螺钉8、电路板9、钻孔应力计10；

定位型腔71、连接壳体72、第一定位块73、第二定位块74、密封圈75、固定磁块76和锁紧螺钉77；

卡销101。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本实用新型第一种具体实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置的结构图；图2为图1去掉外部显示器后其余部件的组装图；图3为图2的剖视图；图4为图1中连接组件及其附件的剖视图。

本实用新型实施例公开了一种煤层钻孔应力监测装置，包括钻孔应力计10、三维角度传感器及连接组件7。其中，钻孔应力计10具体为油压枕式应力计，其结构及工作原理具体可参考现有技术。三维角度传感器可用于将重力加速度及角速度转换成俯仰横滚角度值，其结构及工作原理具体可参考现有技术。

连接组件7具有封闭的定位型腔71，三维角度传感器以水平状态直接装于封闭的定位型腔71内，三维角度传感器的固定方式可参考下述内容。监测时，整根推杆2仅需将装有钻孔应力计10的连接组件7直接推送至煤层钻孔的指定位置处，三维角度传感器可始终保持水平状态检测煤层钻孔的应力，三维角度传感器的安装方式的改变，可无需采用逐节螺纹连接的推杆2，消除了多根推杆2因螺纹连接所累积的较大角度偏差，解决了因多根螺纹的推杆2所造成的监测不准确问题，监测结果自然更准确。

钻孔应力计10同轴嵌套在连接组件7的一端，钻孔应力计10依靠磁吸力固定于连接组件7，监测完毕后，仅需用力提起连接组件7，便可分离开连接组件7与钻孔应力计10，仅留钻孔应力计10在钻孔内即可，三维角度传感器可随连接组件7一起拉出钻孔外，有利于降低监测成本。

综上所述，本实用新型所提供的煤层钻孔应力监测装置能够准确且低成本地监测煤层钻孔。

连接组件7包括连接壳体72、第一定位块73和第二定位块74，连接壳体72的中心设有定位槽，三维角度传感器的两端分别与第一定位块73和第二定位块74相固连，第一定位块73和第二定位块74二者均同轴固设于定位槽内，第一定位块73的端面、定位槽的侧壁及第二定位块74的端面便可围成封闭的定位型腔71，这样三维角度传感器便可固定在定位型腔71内。

本实用新型实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置还包括电缆接头5和电路板9，第一定位块73固设于定位槽的开口处，第一定位块73的中心设有穿线孔，电缆接头5与第一定位块73的穿线孔可拆卸连接，使电路板9的引线穿过穿线孔后与电缆接头5相连。电缆接头5与穿线孔之间具体可采用螺纹连接，但连接方式不限于此。第二定位块74装于定位槽的槽底。

电缆接头5与连接组件7的一端相固连。在第一种具体实施例中，电缆接头5远离连接组件7的一端连接有金属电缆，电缆接头5的另一端与装有三维角度传感器的电路板9相连，电路板9与外部显示器1之间通过通信线缆进行信号传输，使三维角度传感器的监测信号可通过金属电缆传输至外部显示器1。三维角度传感器与外部显示器1之间可使用485通讯，保证信号的抗干扰性。外部显示器1具体可以是手持式，用于显示三维角度传感器反馈的角度值，方便进行数据追溯。当然，三维角度传感器的监测信号也可采用无线传输，具体参考下述内容。

三维角度传感器集设于电路板9上。第一定位块73具有第一卡接槽，第二定位块74具有第二卡接槽，电路板9水平卡固于第一卡接槽与第二卡接槽之间，使三维角度传感器水平固定在定位型腔71内。具体地，第一定位块73和第二定位块74二者的端部均粘固有弹性卡块，弹性卡块具有弹性卡槽，每个弹性卡槽依靠材料的弹性力夹紧电路板9，使电路板9固定更可靠，还可防止夹坏电路板9。需注意的是，组装时，先在连接壳体72外将电路板9固定在第一定位块73与第二定位块74之间，再将第一定位块73、电路板9及第二定位块74整体装于连接壳体72内，如此可确保三者连接更紧凑、更可靠。

连接壳体72远离电缆接头5的一端开设有嵌插槽，钻孔应力计10同轴插装于嵌插槽内。嵌插槽的槽底固设有固定磁块76，固定磁块76依靠磁吸力吸附固定住钻孔应力计10，既能使钻孔应力计10随连接组件7一同插入煤层钻孔，还方便分离开连接组件7与钻孔应力计10。

嵌插槽的侧壁穿设有锁紧螺钉77，锁紧螺钉77沿径向与固定磁块76相抵，使固定磁块76固定在嵌插槽内。当然，固定磁块76的固定方式不限于此，例如固定磁块76也可借助胶水粘固在嵌插槽内，或其他类似的固定方式均可。

钻孔应力计10的柄部两相对侧均一体式设有卡销101，嵌插槽的两相对侧开对应设有U型槽，方便钻孔应力计10插入时避让卡销101。

本实用新型实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置还包括推杆2及固连于推杆2与连接组件7之间的转接套筒4，推杆2为一整根杆，转接套筒4的一端与推杆2同轴嵌套设置，推杆2与转接套筒4通过径向贯穿设置的连接螺栓3固连在一起。

转接套筒4的另一端套于连接壳体72外，本实用新型实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置还包括至少一根紧固螺钉8，每根紧固螺钉8沿径向穿过转接套筒4及连接壳体72并与第一定位块73相连，使转接套筒4、连接壳体72及第一定位块73三者固连在一起。全部紧固螺钉8沿周向均匀分布。

转接套筒4内设有限位台阶面，限位台阶面沿轴向与连接壳体72相抵，用于轴向限定连接壳体72。本实用新型实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置还包括套设于电缆接头5的密封垫圈6，密封垫圈6的两端分别与限位台阶面与连接壳体72相抵，使电缆接头5、转接套筒4及连接壳体72之间具有良好的密封性。

进一步地，连接组件7还包括设于第一定位块73与连接壳体72之间的密封圈75，使第一定位块73与连接壳体72之间具有良好的密封性，防止水体流入定位型腔71而影响电路板9的使用寿命。密封圈75具体可以是O型橡胶密封圈75。密封垫圈6与密封圈75的组合使用，可使整套装置的防水性能到达IP65防护等级。

请参考图5，图5为本实用新型第二种具体实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置的结构图。

相较于第一种具体实施例，第二种具体实施例在于改变三维角度传感器与外部显示器1之间的通信方式，其余技术方案不变。

在第二种具体实施例中，本实用新型实施例所提供的煤层钻孔应力监测装置还包括外部显示器1及无线通信模组，无线通信模组设于连接组件7内，具体可集设于电路板9上。无线通信模组与三维角度传感器相连，使三维角度传感器的监测信号通过无线通信模组传输至外部显示器1，如此可使三维角度传感器与外部显示器1之间实现无线通信，省去繁琐的穿线步骤，还可反复利用，利于进一步降低监测成本。无线通信模组具体可以是LoRa(Long Range Radio，远距离无线电)通信模块，采用低功耗局域网无线标准，可在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，利于实现低功耗及远距离的统一，可在同样的功耗下比传统的无线通信模组距离扩大3-5倍。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，包括钻孔应力计(10)、三维角度传感器及具有封闭的定位型腔(71)的连接组件(7)，所述连接组件(7)的一端依靠磁吸力与同轴嵌套的所述钻孔应力计(10)相固连；所述三维角度传感器水平固定于所述定位型腔(71)内。

2.根据权利要求1所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，所述连接组件(7)包括具有定位槽的连接壳体(72)及同轴固设于所述定位槽内的第一定位块(73)和第二定位块(74)，所述三维角度传感器的两端分别与所述第一定位块(73)和所述第二定位块(74)相固连。

3.根据权利要求2所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，还包括与所述连接组件(7)相固连的电缆接头(5)及装有所述三维角度传感器的电路板(9)，所述第一定位块(73)具有第一卡接槽，所述第二定位块(74)具有第二卡接槽，所述电路板(9)水平卡固于所述第一卡接槽与所述第二卡接槽之间，所述电路板(9)的引线穿过所述第一定位块(73)的穿线孔与所述电缆接头(5)相连。

4.根据权利要求2所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，所述连接组件(7)还包括设于第一定位块(73)与所述连接壳体(72)之间的密封圈(75)。

5.根据权利要求2所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，所述连接壳体(72)具有用于供所述钻孔应力计(10)插入的嵌插槽，所述嵌插槽的槽底固设有用于吸附固定所述钻孔应力计(10)的固定磁块(76)。

6.根据权利要求5所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，所述嵌插槽的侧壁穿设有与所述固定磁块(76)相抵的锁紧螺钉(77)。

7.根据权利要求3所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，还包括推杆(2)及固连于所述推杆(2)与所述连接组件(7)之间的转接套筒(4)。

8.根据权利要求7所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，还包括至少一根沿径向穿过所述转接套筒(4)及所述连接壳体(72)并与所述第一定位块(73)相连的紧固螺钉(8)。

9.根据权利要求7所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，所述转接套筒(4)内设有用于沿轴向与所述连接壳体(72)相抵的限位台阶面，还包括套设于所述电缆接头(5)且设于所述限位台阶面与所述连接壳体(72) 之间的密封垫圈(6)。

10.根据权利要求2至6任一项所述的煤层钻孔应力监测装置，其特征在于，还包括外部显示器(1)及设于所述连接组件(7)内且与所述三维角度传感器相连的无线通信模组，所述三维角度传感器的监测信号通过所述无线通信模组传输至所述外部显示器(1)。

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