一種可回收式鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦山開(kāi)采壓力監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種可回收式鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山井下開(kāi)采將迫使圍巖應(yīng)力由原來(lái)的空間三維分布變?yōu)槎S分布，即引起圍巖應(yīng)力重新分布。實(shí)踐表明，科學(xué)認(rèn)識(shí)并掌握開(kāi)采引起的應(yīng)力分布及影響范圍，對(duì)于沖擊地壓的預(yù)測(cè)及防治具有至關(guān)重要作用。因開(kāi)采引起的深部圍巖應(yīng)力變化通常借助鉆孔應(yīng)力計(jì)來(lái)反映，因此，鉆孔應(yīng)力計(jì)的研制對(duì)于深部開(kāi)采沖擊地壓災(zāi)害區(qū)域應(yīng)力的監(jiān)測(cè)具有實(shí)際意義。
[0003]發(fā)明專(zhuān)利“一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)”(申請(qǐng)?zhí)?200710120070.0)是將液壓油缸與壓力傳感器連接，將多個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)依次放置于安裝導(dǎo)軌中預(yù)定位置，并用同一根總輸油管并行連接所有鉆孔應(yīng)力計(jì)的單向閥，連同安裝導(dǎo)軌一起送入鉆孔內(nèi)，保證敏感的柱塞始終垂直于水平面。達(dá)到預(yù)定位置后抽出安裝導(dǎo)軌，往每個(gè)壓力油缸中注油使柱塞升起至與鉆孔頂壁接觸良好后停止注油，鉆孔應(yīng)力計(jì)開(kāi)始正常工作，實(shí)現(xiàn)同時(shí)在一個(gè)鉆孔內(nèi)多點(diǎn)測(cè)量位置安裝并測(cè)試。該發(fā)明結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一孔多點(diǎn)測(cè)量，減少了工作量，節(jié)省了人力、物力。但該結(jié)構(gòu)作為將剛性液壓油缸與壓力傳感器連接，由于液壓油缸剛度與鉆孔圍巖不匹配，加上有時(shí)壓力變化并不十分明顯，因此很難保證及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)效果準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步驗(yàn)證，此外，該裝置雖能實(shí)線一孔多點(diǎn)測(cè)量，但是無(wú)法回收再利用，在大面積使用時(shí)，成本投入較高。
[0004]發(fā)明專(zhuān)利“柔性礦山壓應(yīng)力監(jiān)測(cè)壓力枕、監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法”(申請(qǐng)?zhí)?201110036482.2)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(cè)煤巖體壓應(yīng)力時(shí)，只要巖體稍微有壓力，就可捕捉到，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(wèn)題。該發(fā)明結(jié)構(gòu)可對(duì)壓力變化及時(shí)捕捉，但受鉆孔應(yīng)力計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)施工難易程度影響，目前通常是一個(gè)鉆孔安裝一個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)多孔監(jiān)測(cè)，此外，該裝置雖能及時(shí)捕捉變化的壓力，但是無(wú)法回收再利用，在大面積使用時(shí)，成本投入較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)不靈敏，施工復(fù)雜、成本高、效率低以及不可回收等問(wèn)題，提出了一種可回收式鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種可回收式鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，包括鉆進(jìn)裝置、與其輸入端相連的感應(yīng)裝置、外部?jī)?chǔ)油裝置和外部存儲(chǔ)裝置；
[0007]所述鉆進(jìn)裝置包括礦用地質(zhì)鉆機(jī)、與其輸出端相連的鉆桿和與鉆桿內(nèi)螺紋相連的若干根相拼接的探桿;所述探桿上等距設(shè)置有3-4個(gè)橢圓形漏孔；
[0008]所述感應(yīng)裝置包括在橢圓形漏孔內(nèi)設(shè)置的橢圓形液壓膠囊;所述探桿一側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置有卡槽，卡槽內(nèi)安裝有液壓千斤頂，液壓千斤頂側(cè)表面設(shè)置有防止與探桿脫離的卡凸，探桿卡槽內(nèi)設(shè)置有與卡凸相對(duì)應(yīng)的固定塊;液壓千斤頂?shù)捻敹伺c液壓膠囊外部的螺紋套件相焊連;螺紋套件內(nèi)部設(shè)置有感應(yīng)液壓膠囊壓力的壓力傳感器；
[0009]所述外部?jī)?chǔ)油裝置包括電動(dòng)油栗站和外部?jī)?chǔ)油器;所述的電動(dòng)油栗站通過(guò)進(jìn)油管路分別與液壓千斤頂和液壓膠囊相連;所述液壓千斤頂和液壓膠囊分別通過(guò)出油回路與外部?jī)?chǔ)油器相連;所述的進(jìn)油管路上設(shè)置有進(jìn)油控制閥，出油回路上設(shè)置有單向出油控制閥；
[0010]所述外部存儲(chǔ)裝置為具有存儲(chǔ)記憶功能的數(shù)顯應(yīng)力表，數(shù)顯應(yīng)力表的輸入端與感應(yīng)裝置中的鉆桿、探桿和壓力傳感器內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸出線相連。
[0011]優(yōu)選方案如下:
[0012]漏孔的相鄰間距為50-55cm。方便監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化。
[0013]漏孔部位設(shè)置有防止液壓膠囊滑脫的防脫箍。高強(qiáng)度橡膠皮囊作為壓力傳感裝置，能夠及時(shí)捕捉變化的壓力，靈敏度高，監(jiān)測(cè)效果好。
[0014]一種可回收式鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，步驟如下:
[0015](1)組裝本監(jiān)測(cè)裝置，礦用地質(zhì)鉆機(jī)將探桿送入指定鉆孔深度處；
[0016](2)打開(kāi)所有進(jìn)油控制閥，啟動(dòng)電動(dòng)油栗站，液壓油通過(guò)液壓千斤頂進(jìn)油管路注入液壓千斤頂，液壓千斤頂帶動(dòng)其頂部的液壓膠囊從橢圓形漏孔中頂出；同時(shí)，向液壓膠囊內(nèi)注入液壓油后，將壓力傳導(dǎo)到壓力傳感器上，并通過(guò)數(shù)據(jù)輸出線輸出到數(shù)顯應(yīng)力表上顯示出來(lái);待液壓膠囊從橢圓形漏孔移出后，關(guān)閉液壓千斤頂進(jìn)油管上的進(jìn)油控制閥；同時(shí)觀察外部數(shù)顯應(yīng)力表的數(shù)值變化，當(dāng)壓力傳感器傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)油栗站，并同時(shí)關(guān)閉液壓膠囊進(jìn)油管路上的進(jìn)油控制閥，進(jìn)入鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)狀態(tài)，并記錄數(shù)顯應(yīng)力表數(shù)值變化；
[0017](3)待監(jiān)測(cè)結(jié)束，打開(kāi)所有出油控制閥，則液壓膠囊和液壓千斤頂內(nèi)的液壓油經(jīng)出油回路流入外部?jī)?chǔ)油器，液壓膠囊隨液壓千斤頂?shù)幕乜s而退入探桿內(nèi)，恢復(fù)原位；
[0018](4)控制礦用地質(zhì)鉆機(jī)，將探桿從鉆孔中移出，完成回收。
[0019]優(yōu)選方案如下:
[0020]步驟(2)中P。為2_3MPa。
[0021]監(jiān)測(cè)結(jié)束后，可根據(jù)采煤工作面的推進(jìn)，從數(shù)顯應(yīng)力表上顯示并記錄鉆孔應(yīng)力的變化情況，以工作面距監(jiān)測(cè)鉆孔距離為橫坐標(biāo)，鉆孔應(yīng)力讀數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制二者關(guān)系曲線，進(jìn)一步分析研究鉆孔應(yīng)力的變化情況。
[0022]本發(fā)明具有如下有益效果:可根據(jù)監(jiān)測(cè)要求將多根探桿串聯(lián)組合使用，實(shí)現(xiàn)一孔多點(diǎn)測(cè)量，減少了鉆孔數(shù)量，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了探測(cè)效率。本發(fā)明不僅適用于深部礦井開(kāi)采鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)，對(duì)于淺部開(kāi)采鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)同樣有效，具有可回收重復(fù)使用、監(jiān)測(cè)靈敏度高、安裝操作簡(jiǎn)單、效率高等優(yōu)點(diǎn)，便于大規(guī)模推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本發(fā)明中裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明裝置中漏孔放大示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明裝置中液壓千斤頂與探桿裝配剖視圖；
[0027]圖4是本發(fā)明方法中進(jìn)油管路和出油回路示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明中液壓膠囊加壓后與鉆孔壁接觸示意圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中1#測(cè)站距離-應(yīng)力曲線圖；
[0030]圖7是本發(fā)明實(shí)施例1中2#測(cè)站距離-應(yīng)力曲線圖；
[0031]圖8是本發(fā)明實(shí)施例1中3#測(cè)站距離-應(yīng)力曲線圖。
[0032]圖中，1-礦用地質(zhì)鉆機(jī)，2-鉆桿，3-電動(dòng)油栗站，4-探桿，5-漏孔，6-液壓膠囊，7-防脫箍，8-液壓千斤頂，9-卡凸，10-外部?jī)?chǔ)油器，11-螺紋套件，12-壓力傳感器，13-數(shù)據(jù)輸出線，14-數(shù)顯應(yīng)力表，15-液壓膠囊輸油管線，16-液壓千斤頂輸油管線，17-固定塊，201、202-進(jìn)油控制閥，203，204-出油控制閥。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。
[0034]實(shí)施例1:
[0035]待監(jiān)測(cè)處的地質(zhì)條件:某礦目前可采煤層為7#、8#、11-1#、12-2#煤層。具體情況如下:
[0036](1) 7#煤層位于煤系中部，直接頂多為砂質(zhì)泥巖，基本頂以粉、細(xì)砂巖為主，局部含有中粗砂巖；
[0037](2)8#煤層距7#煤層間距15m左右，其老頂河北區(qū)由粉砂巖和中粗砂巖組成，向西漸變?yōu)榉?、?xì)砂互層；
[0038](3)11#煤位于煤系下部，距8#煤層間距35m左右。煤層層位穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。頂板以細(xì)砂巖為主，組織致密、膠結(jié)良好、抗壓強(qiáng)度較高，煤系地層為侏羅系大同組，煤層具有灰分低，揮發(fā)分高的特點(diǎn)，煤質(zhì)單一，為良好的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤；11#8709工作面面長(zhǎng)160m，煤厚2.8m左右，工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式全部垮落法綜合機(jī)械化開(kāi)采。