[发明专利]一孔多点测量的钻孔应力计

说明书

技术领域

本发明涉及监测矿山原岩应力的传感器技术领域，特别涉及深部开采时矿用可一孔多点位置安装的岩层钻孔应力计，具体为一孔多点测量的钻孔应力计。

背景技术

矿山井下开采将引起原岩应力场发生改变，即采动将使原岩应力状态发生改变，形成新的应力状态。从应力场角度对煤岩层冲击危险性进行预测与评价，研究深部开采冲击地压灾害区域应力监测传感器具有实际意义。常见的钻孔应力计产品都是一孔一点的，而对大范围围岩应力场的变化规律预测则需要监测多点位置的应力。

钻孔应力计一般安装于深盲孔内，并保证其敏感方向垂直于水平面以正确测量被测压力。受钻头直径及安装成本的限制，钻孔直径一般约为20～100mm。由于安装等引入的误差，现有一点式钻孔应力计安装完毕后的实际输入敏感轴与水平面往往不垂直且无法预知，导致引入测量误差甚至无法测量到正确的应力值。为了保证敏感方向垂直于水平面，研制新型钻孔应力计是很有必要的。

现有一点式钻孔应力计大多采用振弦式传感器，受其外形约束，无法做到一个钻孔内放置多个一点钻孔应力计以达到多点监测的目的。另外，受测量原理、加工精度的影响，振弦式传感器灵敏度较低，普遍约为0.1Mpa左右，往往很难满足应力场的变化规律预测的需求。实用新型专利“钻孔应力传感器”(申请号：93221603.X)是在一级变形环的外侧表面上对称的设有二个固定垫，内侧表面上设有二条三角槽，其位置与固定垫相对应，在一级变形环内设有一个二级变形放大环，在二级变形放大环的内侧表面上贴有四个电阻应变片，一级变形环与二级变形放大环用三角块相连接。该发明结构简单，但安装后无法保证准确测量到与水平面垂直的孔上下两壁压力，测量误差大。实用新型专利“钻孔油枕应力计”(专利号：ZL87206234)由油枕、钢弦式压力-频率转换器、操纵阀、管路、油泵、钢弦频率计组成。由于油枕材料使用A3钢，导致测量精度低，并且操作时由安装杆送入孔内，同样存在安装后无法保证准确测量到与水平面垂直的孔上下两壁压力，测量误差大。

目前一孔多点测量的钻孔应力计没有具体的销售产品，也未见相关的文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种一孔多点测量的钻孔应力计，它解决现有的一点钻孔应力计无法进行多点测量，敏感方向安置不便，灵敏度不高，从而给应力场分析带来不便的问题，能实现同时在一个钻孔内多点测量位置安装并测试的一孔多点测量的钻孔应力计，并只以提供该钻孔应力计的硬件结构为目的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种一孔多点测量的钻孔应力计，它包括有液压油缸、压力传感器，所述的液压油缸竖向设置，在液压油缸的下端一侧连接和接通压力传感器一端的压力信号敏感端，该压力传感器另一端连接有信号输出引脚；在液压油缸的下端另一侧连接有向液压油缸内输油的单向阀，该单向阀与输油管连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。

在液压缸的柱塞顶端连接有顶板，该顶板呈长矩形，顶部呈弧形，沿钻孔纵向设置；在液压缸的缸筒上端连接有导向套；所述的单向阀通过阀芯接头与液压油缸连接，该单向阀通过油管接头与输油管连接。

本发明它还包括有一根总输油管，在总输油管上分别连接有多个三通接头，每个三通接头上分别连接有一个液压缸和压力传感器，在液压缸下部设置有截面呈凹弧形的安装导轨，在液压缸的缸筒下部两侧凸出有卡柱，在安装导轨的内凹弧两上边内侧凸出有挡边，所述的卡柱进入挡边内。

上述安装导轨的中部挡边处设有内开口，在安装导轨的两端内分别设有外开口，在外开口的外端安装导轨内设有螺栓连接孔。

使用时，在一深盲孔内将多个钻孔应力计安装到预定位置后，由同一根油管向液压油缸中注入机油直至柱塞升起使钻孔应力计顶住上下孔壁，然后停止注油，单向阀门自动锁死。工作时，岩层挤压液压油缸柱塞，推动柱塞相对运动并挤压油缸内机油，机油压力压迫压力传感器输入端感压膜片，压力传感器由信号输出引脚采集到压力信号并输出一个电压信号供后续电路处理。后续电路的具体构成是公知且容易实现的，因此，本发明对压力传感器的后续电路的具体构成未作具体描述。