專利名稱：柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕、監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采礦及巖體工程領(lǐng)域的監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
地下采場空間煤巖體常處于強(qiáng)烈多變的壓應(yīng)力場的作用，采場圍巖壓力的變化直接影響到支護(hù)方法的效果好壞及人員和設(shè)備的安全。近年來隨著煤礦開采深度、力度和規(guī)模的不斷加大，有兩個方面的問題將顯得越來越嚴(yán)重一是采區(qū)巷道的煤巖體的壓應(yīng)力增大；二是具有發(fā)生礦井沖擊地壓傾向以及有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的礦井的數(shù)量和發(fā)生頻率逐年增加。工程中常常需要對誘發(fā)采掘空間煤巖體破壞的壓應(yīng)力進(jìn)行量化監(jiān)測，因此原巖應(yīng)力、圍巖壓應(yīng)力、采場壓力分布、煤柱支撐壓力等壓力參數(shù)的獲取對于科研及安全生產(chǎn)管理都有極為重要的作用。上述參數(shù)主要依靠使用監(jiān)測裝備來獲得。目前監(jiān)測裝置主要是由壓力枕、注液裝置和壓力檢測裝置通過高壓膠管連接組成。其中上述參數(shù)主要依靠使用壓力枕來獲得。目前的壓力枕，采用兩塊鋼板整形焊接而成。由于鋼板剛性大，不容易變形，所以靈敏度低。由于需安裝在煤巖體中，需要在煤巖壁上打數(shù)個或十幾個鉆孔，然后把壓力枕推送放入鉆孔中，放入角度要求嚴(yán)格，安裝步驟繁瑣， 所以壓力枕擺放錯誤率高，而且壓力枕在孔中有一定間隙，使不能及早監(jiān)測到初始壓力值， 容易造成數(shù)據(jù)不完全錯誤，或監(jiān)測失敗，因而無法滿足科研及安全生產(chǎn)管理需求。鑒于此種情況，需要一種操作簡單方便，分辨率和靈敏度高，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的鉆孔壓應(yīng)力監(jiān)測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為礦山壓應(yīng)力監(jiān)測提供一種柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕，以及由這種壓力枕制作的監(jiān)測裝置和實(shí)施的監(jiān)測方法，以解決存在的分辨率和靈敏度低和不易安裝的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明壓力枕采用的技術(shù)方案是它包括一個柔性殼體，柔性殼體一端封閉，另一端設(shè)有插口，通過插口插入一個硬質(zhì)的導(dǎo)向注液管，導(dǎo)向注液管與殼體的插口要實(shí)現(xiàn)耐壓密封。所述的柔性殼體承載壓應(yīng)力最好大于15Mpa。所述的柔性殼體一般采用丁氰橡膠類材料制成；。所述的硬質(zhì)導(dǎo)向注液管一般采用尼龍棒制作，其作用一是導(dǎo)向，使柔性殼體容易放入鉆孔中；二是向柔性殼體內(nèi)注油或乳化液，用于壓力檢測。將本發(fā)明壓力枕的導(dǎo)向注液管與壓力測讀裝置連接即成監(jiān)測裝置，在壓力測讀裝置上設(shè)有注液控制閥門。本發(fā)明監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法是第一步將壓力枕放入煤巖壁鉆孔內(nèi)，將控制閥門與注液裝置連接，利用注液裝置通過導(dǎo)向注液管向壓力枕內(nèi)部充耐壓油或乳化液，直至壓力枕鼓漲起來與鉆孔內(nèi)壁緊密接觸，關(guān)閉閥門，然后取下注液裝置；
第二步通過壓力測讀裝置讀一個初始值，當(dāng)鉆孔受壓變形時，壓力測讀裝置上就會出現(xiàn)一個新的讀數(shù)，前后壓差即為即時壓力值，然后每間隔一定時間讀取記錄一次數(shù)據(jù)， 得出煤巖層壓力變化曲線，根據(jù)壓力變化曲線分析煤巖層壓力變化情況。由于壓力枕為柔性的，靈敏度很高，很小的壓應(yīng)力變化都能被其捕捉到。本發(fā)明的有益效果是，壓力枕結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，外殼采用柔性材料，使壓力枕在放入鉆孔的時候不用注意擺放的方向，直接推送放入即可。充壓后與孔壁緊密接觸，只要巖體稍微有壓力，就可撲捉到，解決了讀數(shù)不準(zhǔn)確和丟失情況，以及壓力枕不靈敏的問題， 可以更準(zhǔn)確及時的監(jiān)測鉆孔壓應(yīng)力，為科研及安全生產(chǎn)管理提供更準(zhǔn)確的壓力參數(shù)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例中壓力枕的構(gòu)造圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的示意圖。圖中1-鉆孔，2-壓力枕，3-高壓膠管，4-煤巖壁，5a_油泵，釙-注液槍，6_壓力表，7-數(shù)顯表，8-控制閥門，9-連通器，10-柔性殼體，11-導(dǎo)向注液管。
具體實(shí)施例方式從圖1可以看出，本發(fā)明的壓力枕2包括一個柔性殼體10，柔性殼體10—端封閉， 另一端設(shè)有插口，通過插口插入一個硬質(zhì)導(dǎo)向注液管11，導(dǎo)向注液管11與柔性殼體10的插口實(shí)現(xiàn)耐壓密封。圖2是由本發(fā)明壓力枕組成的監(jiān)測裝置一個實(shí)施例，從圖中可以看出，壓力枕2的導(dǎo)向注液管11通過高壓膠管3和連通器9與由壓力表6和數(shù)顯表7組成的壓力測讀裝置連接，在壓力測讀裝置上設(shè)有控制閥門8，通過控制閥門8與油泵fe連接。在圖3所示的實(shí)施例二中，構(gòu)造與實(shí)施例一基本相同，不同的是主要是用注液槍 5b替代油泵5a，在此不詳細(xì)描述。實(shí)施例中的壓力表6和數(shù)顯表7可以單用也可以組合使用。也可以采用具有定時存儲記錄功能的數(shù)顯壓力表替代。實(shí)施例中柔性殼體10采用丁氰橡膠類材料制成，通常承載壓應(yīng)力大于15Mpa。實(shí)施例中的硬質(zhì)導(dǎo)向注液管1采用尼龍棒材料制作。
權(quán)利要求
1.一種柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕，其特征在于，它包括一個柔性殼體，柔性殼體一端封閉，另一端設(shè)有插口，通過插口插入一個硬質(zhì)的導(dǎo)向注液管，導(dǎo)向注液管與殼體的插口要實(shí)現(xiàn)耐壓密封。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕，其特征在于，所述的柔性殼體承載壓應(yīng)力大于15Mpa。
3.如權(quán)利要求1或2所述的柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕，其特征在于，所述的柔性殼體采用丁氰橡膠類材料制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕，其特征在于，所述的硬質(zhì)導(dǎo)向注液管采用尼龍棒制作。
5.一種柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測裝置，它包括壓力枕和壓力測讀裝置，其特征在于，所述的壓力枕結(jié)構(gòu)是包括一個柔性殼體，柔性殼體一端封閉，另一端設(shè)有插口，通過插口插入一個硬質(zhì)的導(dǎo)向注液管，導(dǎo)向注液管與殼體的插口實(shí)現(xiàn)耐壓密封；在壓力測讀裝置上設(shè)有注液控制閥門。
6.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的壓力測讀裝置為壓力表和/或數(shù)顯表。
7.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的壓力測讀裝置為具有定時存儲記錄功能的數(shù)顯壓力表。
8.一種如權(quán)利要求5所述的柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于，步驟如下第一步將壓力枕放入煤巖壁鉆孔內(nèi)，將控制閥門與注液裝置連接，利用注液裝置通過導(dǎo)向注液管向壓力枕內(nèi)部充耐壓油或乳化液，直至壓力枕鼓漲起來與鉆孔內(nèi)壁緊密接觸， 關(guān)閉閥門，然后取下注液裝置；第二步通過壓力測讀裝置讀一個初始值，當(dāng)鉆孔受壓變形時，壓力測讀裝置上就會出現(xiàn)一個新的讀數(shù)，前后壓差即為即時壓力值，然后每間隔一定時間讀取記錄一次數(shù)據(jù)，得出煤巖層壓力變化曲線，根據(jù)壓力變化曲線分析煤巖層壓力變化情況。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測壓力枕、監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，主要是用柔性的壓力枕代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛性壓力枕，這種柔性壓力枕充壓后與孔壁緊密接觸，在監(jiān)測煤巖體壓應(yīng)力時，只要巖體稍微有壓力，就可撲捉到，解決了讀數(shù)不準(zhǔn)確和丟失情況，以及壓力枕不靈敏的問題，可以更準(zhǔn)確及時的監(jiān)測鉆孔壓應(yīng)力，為科研及安全生產(chǎn)管理提供更準(zhǔn)確的壓力參數(shù)。
文檔編號E21F17/18GK102242630SQ20111003648
公開日2011年11月16日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者姚樹陽, 李鵬, 王傳宗, 王同旭, 鄒德蘊(yùn), 郭忠平 申請人:山東科技大學(xué)