專(zhuān)利名稱(chēng)：一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及監(jiān)測(cè)礦山原巖應(yīng)力的傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及深部開(kāi)采 時(shí)礦用可一孔多點(diǎn)位置安裝的巖層鉆孔應(yīng)力計(jì)，具體為一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng) 力計(jì)。
技術(shù)背景礦山井下開(kāi)采將引起原巖應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，即采動(dòng)將使原巖應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生 改變，形成新的應(yīng)力狀態(tài)。從應(yīng)力場(chǎng)角度對(duì)煤巖層沖擊危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)， 研究深部開(kāi)采沖擊地壓災(zāi)害區(qū)域應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器具有實(shí)際意義。常見(jiàn)的鉆孔應(yīng) 力計(jì)產(chǎn)品都是一孔一點(diǎn)的，而對(duì)大范圍圍巖應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律預(yù)測(cè)則需要監(jiān)測(cè) 多點(diǎn)位置的應(yīng)力。鉆孔應(yīng)力計(jì)一般安裝于深盲孔內(nèi)，并保證其敏感方向垂直于水平面以正確測(cè)量被測(cè)壓力。受鉆頭直徑及安裝成本的限制，鉆孔直徑一般約為20 100mm。 由于安裝等引入的誤差，現(xiàn)有一點(diǎn)式鉆孔應(yīng)力計(jì)安裝完畢后的實(shí)際輸入敏感軸 與水平面往往不垂直且無(wú)法預(yù)知，導(dǎo)致引入測(cè)量誤差甚至無(wú)法測(cè)量到正確的應(yīng) 力值。為了保證敏感方向垂直于水平面，研制新型鉆孔應(yīng)力計(jì)是很有必要的。 現(xiàn)有一點(diǎn)式鉆孔應(yīng)力計(jì)大多采用振弦式傳感器，受其外形約束，無(wú)法做到 一個(gè)鉆孔內(nèi)放置多個(gè)一點(diǎn)鉆孔應(yīng)力計(jì)以達(dá)到多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的目的。另外，受測(cè)量原 理、加工精度的影響，振弦式傳感器靈敏度較低，普遍約為O.lMpa左右，往 往很難滿(mǎn)足應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律預(yù)測(cè)的需求。實(shí)用新型專(zhuān)利"鉆孔應(yīng)力傳感器" (申請(qǐng)?zhí)?3221603.X)是在一級(jí)變形環(huán)的外側(cè)表面上對(duì)稱(chēng)的設(shè)有二個(gè)固定墊， 內(nèi)側(cè)表面上設(shè)有二條三角槽，其位置與固定墊相對(duì)應(yīng)，在一級(jí)變形環(huán)內(nèi)設(shè)有一 個(gè)二級(jí)變形放大環(huán)，在二級(jí)變形放大環(huán)的內(nèi)側(cè)表面上貼有四個(gè)電阻應(yīng)變片，一 級(jí)變形環(huán)與二級(jí)變形放大環(huán)用三角塊相連接。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但安裝后 無(wú)法保證準(zhǔn)確測(cè)量到與水平面垂直的孔上下兩壁壓力，測(cè)量誤差大。實(shí)用新型 專(zhuān)利"鉆孔油枕應(yīng)力計(jì)"(專(zhuān)利號(hào)ZL87206234)由油枕、鋼弦式壓力一頻率 轉(zhuǎn)換器、操縱閥、管路、油泵、鋼弦頻率計(jì)組成。由于油枕材料使用A3鋼， 導(dǎo)致測(cè)量精度低，并且操作時(shí)由安裝桿送入孔內(nèi)，同樣存在安裝后無(wú)法保證準(zhǔn) 確測(cè)量到與水平面垂直的孔上下兩壁壓力，測(cè)量誤差大。目前一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)沒(méi)有具體的銷(xiāo)售產(chǎn)品，也未見(jiàn)相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，它解決現(xiàn)有的 一點(diǎn)鉆孔應(yīng)力計(jì)無(wú)法進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，敏感方向安置不便，靈敏度不高，從而給 應(yīng)力場(chǎng)分析帶來(lái)不便的問(wèn)題，能實(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) 試的一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，并只以提供該鉆孔應(yīng)力計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)為目 的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，它包括有液壓油缸、壓力傳感器，所述 的液壓油缸豎向設(shè)置，在液壓油缸的下端一側(cè)連接和接通壓力傳感器一端的壓 力信號(hào)敏感端，該壓力傳感器另一端連接有信號(hào)輸出引腳；在液壓油缸的下端 另一側(cè)連接有向液壓油缸內(nèi)輸油的單向閥，該單向閥與輸油管連接。本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)。在液壓缸的柱塞頂端連接有頂板，該頂板呈長(zhǎng)矩形，頂部呈弧形，沿鉆孔 縱向設(shè)置；在液壓缸的缸筒上端連接有導(dǎo)向套；所述的單向閥通過(guò)閥芯接頭與 液壓油缸連接，該單向閥通過(guò)油管接頭與輸油管連接。本實(shí)用新型它還包括有一根總輸油管，在總輸油管上分別連接有多個(gè)三通 接頭，每個(gè)三通接頭上分別連接有一個(gè)液壓缸和壓力傳感器，在液壓缸下部設(shè) 置有截面呈凹弧形的安裝導(dǎo)軌，在液壓缸的缸筒下部?jī)蓚?cè)凸出有卡柱，在安裝 導(dǎo)軌的內(nèi)凹弧兩上邊內(nèi)側(cè)凸出有擋邊，所述的卡柱進(jìn)入擋邊內(nèi)。上述安裝導(dǎo)軌的中部擋邊處設(shè)有內(nèi)開(kāi)口，在安裝導(dǎo)軌的兩端內(nèi)分別設(shè)有外 開(kāi)口，在外開(kāi)口的外端安裝導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有螺栓連接孔。使用時(shí)，在一深盲孔內(nèi)將多個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)安裝到預(yù)定位置后，由同一根 油管向液壓油缸中注入機(jī)油直至柱塞升起使鉆孔應(yīng)力計(jì)頂住上下孔壁，然后停 止注油，單向閥門(mén)自動(dòng)鎖死。工作時(shí)，巖層擠壓液壓油缸柱塞，推動(dòng)柱塞相對(duì) 運(yùn)動(dòng)并擠壓油缸內(nèi)機(jī)油，機(jī)油壓力壓迫壓力傳感器輸入端感壓膜片，壓力傳感 器由信號(hào)輸出引腳采集到壓力信號(hào)并輸出一個(gè)電壓信號(hào)供后續(xù)電路處理。后續(xù) 電路的具體構(gòu)成是公知且容易實(shí)現(xiàn)的，因此，本實(shí)用新型對(duì)壓力傳感器的后續(xù) 電路的具體構(gòu)成未作具體描述。本實(shí)用新型與現(xiàn)有一點(diǎn)鉆孔應(yīng)力計(jì)相比，其突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了 液壓油缸結(jié)構(gòu)以及采用了靈敏度更高的壓力傳感器。液壓油缸底部設(shè)計(jì)有安裝卡柱以便能放置于特制的安裝導(dǎo)軌中，連同安裝導(dǎo)軌一起送入鉆孔內(nèi)，達(dá)到預(yù) 定位置后抽出安裝導(dǎo)軌，使得鉆孔應(yīng)力計(jì)安裝和使用方便。液壓油缸為柱塞式，從而使鉆孔應(yīng)力計(jì)量程達(dá)到幾十Mpa以上，滿(mǎn)足礦井應(yīng)力測(cè)量得需要。壓力 傳感器選用感應(yīng)膜片型壓阻式壓力傳感器或電容式壓力傳感器，克服了現(xiàn)有振 弦式壓力傳感器靈敏度和精度不高的弊端，為大范圍應(yīng)力場(chǎng)精確分析提供了可靠保障。本實(shí)用新型的有益效果是能實(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，輸出信號(hào)分別引出，通過(guò)設(shè)計(jì)新型液壓油缸以及采用了靈敏度更高的 壓力傳感器，使鉆孔應(yīng)力計(jì)能夠簡(jiǎn)單可靠的安裝，鉆孔應(yīng)力計(jì)的靈敏度可提高 IO倍以上；該一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)具有體積小、功耗低、靈敏度高、易 批量生產(chǎn)、成體低、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，特別是液壓油缸體積小，耐壓高；壓力 傳感器具有很高的集成度，輸出信號(hào)完全并行，體積非常小且靈敏度高。即使其中一個(gè)或幾個(gè)鉆孔應(yīng)力計(jì)突然失效，也不影響其他鉆孔應(yīng)力計(jì)正常工作。因此，可以方便的實(shí)現(xiàn)一孔多點(diǎn)安裝。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1 A — A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的應(yīng)力計(jì)與安裝導(dǎo)軌裝配剖視圖結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是安裝導(dǎo)軌的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖4俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本實(shí)用新型的應(yīng)力計(jì)實(shí)際使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1 圖6所示 一種一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，它包括有液壓油 缸14、壓力傳感器15，壓力傳感器選用壓阻式或電容式壓力傳感器，所述的 液壓油缸14豎向設(shè)置，在液壓油缸14的下端一側(cè)連接和接通壓力傳感器15 一端的壓力信號(hào)敏感端17,該壓力傳感器15另一端連接有信號(hào)輸出引腳16; 在液壓油缸14的下端另一側(cè)連接有向液壓油缸內(nèi)輸油的單向閥11,該單向閥 11與直徑為巾6的輸油管13連接。在液壓缸的柱塞3頂端連接有頂板6，該頂板6呈長(zhǎng)矩形，頂部呈弧形， 沿鉆孔25縱向設(shè)置，可保證與鉆孔頂壁充分接觸；在液壓缸的缸筒2上端連 接有導(dǎo)向套7;所述的單向閥11通過(guò)閥芯接頭5與液壓油缸14連接，該單向 閥11通過(guò)油管接頭12與輸油管13連接。它還包括有一根剛性的總輸油管26，在總輸油管26上分別連接有多個(gè)三 通接頭23，每個(gè)三通接頭上分別連接有一個(gè)液壓缸和壓力傳感器，在液壓缸下 部設(shè)置有截面呈凹弧形的安裝導(dǎo)軌20，在液壓缸的缸筒下部?jī)蓚?cè)凸出有卡柱8， 在安裝導(dǎo)軌20的內(nèi)凹弧兩上邊內(nèi)側(cè)凸出有擋邊18，所述的卡柱8進(jìn)入擋邊18 內(nèi)。所述安裝導(dǎo)軌的中部擋邊處設(shè)有內(nèi)開(kāi)口 22，用于使卡柱8通過(guò)內(nèi)開(kāi)口 22 進(jìn)入安裝導(dǎo)軌內(nèi)，在安裝導(dǎo)軌20的兩端內(nèi)分別設(shè)有外開(kāi)口 21,在外開(kāi)口的外 端安裝導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有螺栓連接孔19，安裝導(dǎo)軌兩端的螺栓連接孔19用于安裝導(dǎo) 軌之間的相互連接。本實(shí)用新型安裝時(shí)，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26并行連接所有鉆孔應(yīng)力計(jì)的單向閥，連同安裝導(dǎo)軌20 一起送入鉆孔25內(nèi)，保證敏感的柱塞3始終垂直于水平面。達(dá)到預(yù)定位置后 抽出安裝導(dǎo)軌25，通過(guò)手動(dòng)液壓泵24和總輸油管26往每個(gè)壓力油缸14中注 油，使柱塞3升起至與鉆孔頂壁接觸良好后停止注油，單向閥芯10在彈簧的 作用下自動(dòng)鎖死，鉆孔應(yīng)力計(jì)開(kāi)始正常工作。
權(quán)利要求1、一種一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，它包括有液壓油缸(14)、壓力傳感器(15)，其特征在于所述的液壓油缸(14)豎向設(shè)置，在液壓油缸(14)的下端一側(cè)連接和接通壓力傳感器(15)一端的壓力信號(hào)敏感端(17)，該壓力傳感器(15)另一端連接有信號(hào)輸出引腳(16)；在液壓油缸(14)的下端另一側(cè)連接有向液壓油缸內(nèi)輸油的單向閥(11)，該單向閥(11)與輸油管(13)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，其特征在于在 液壓缸的柱塞(3)頂端連接有頂板(6)，該頂板(6)呈長(zhǎng)矩形，頂部呈弧 形，沿鉆孔(25)縱向設(shè)置；在液壓缸的缸筒(2)上端連接有導(dǎo)向套(7); 所述的單向閥(11)通過(guò)閥芯接頭(5)與液壓油缸(14)連接，該單向閥(11) 通過(guò)油管接頭(12)與輸油管(13)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，其特征在于 它還包括有一根總輸油管(26)，在總輸油管(26)上分別連接有多個(gè)三通接 頭(23)，每個(gè)三通接頭上分別連接有一個(gè)液壓缸和壓力傳感器，在液壓缸下 部設(shè)置有截面呈凹弧形的安裝導(dǎo)軌(20)，在液壓缸的缸筒下部?jī)蓚?cè)凸出有卡 柱(8)，在安裝導(dǎo)軌(20)的內(nèi)凹弧兩上邊內(nèi)側(cè)凸出有擋邊(18),所述的 卡柱(8)進(jìn)入擋邊(18)內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，其特征在于所 述安裝導(dǎo)軌的中部擋邊處設(shè)有內(nèi)開(kāi)口 (22)，在安裝導(dǎo)軌的兩端內(nèi)分別設(shè)有外 開(kāi)口 (21)，在外開(kāi)口的外端安裝導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有螺栓連接孔(19)。
專(zhuān)利摘要一種一孔多點(diǎn)測(cè)量的鉆孔應(yīng)力計(jì)，它包括有液壓油缸、壓力傳感器，所述的液壓油缸豎向設(shè)置，在液壓油缸的下端一側(cè)連接和接通壓力傳感器一端的壓力信號(hào)敏感端，該壓力傳感器另一端連接有信號(hào)輸出引腳；在液壓油缸的下端另一側(cè)連接有向液壓油缸內(nèi)輸油的單向閥，該單向閥與輸油管連接。本實(shí)用新型安裝時(shí)，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。
文檔編號(hào)G01L1/14GK201096558SQ20072017010
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者付東波, 尹希文, 毛德兵, 秦海濤, 齊慶新 申請(qǐng)人:天地科技股份有限公司