[实用新型]一种可准确控制测力方向的钻孔应力计

说明书

技术领域

本实用新型涉及监测煤矿井下围岩应力变化的传感器技术领域，特别涉及煤矿深部开采时在岩体安装的测量应力变化的钻孔应力传感器，具体为一种能够显示和调节应力传感器测力面方向的钻孔应力计。

背景技术

目前在煤矿井下，煤体的开采必然引起岩体应力场的重新分布，新的应力场分布状态对巷道及采场的稳定性有极其重要的影响，特别是对于深部开采矿井，因围岩应力场的高度集中而产生的冲击地压时有发生。因此准确监测围岩应力的变化对于维护采场和巷道空间安全具有重要意义。

钻孔应力计一般安装在Φ42mm的深盲钻孔内，并保证其测力方向垂直于水平面以正确测量竖直方向的应力。由于钻孔较深（一般8米以上），钻孔应力计在用安装导杆送入的过程中会产生方向偏差，导致安装完后钻孔应力计的测力方向与水平面往往不垂直且无法预知，无法正确测量到竖直方向的应力值。

发明内容

本实用新型的目的就在于提供一种可准确控制测力方向的钻孔应力计。

其技术解决方案如下：一种可准确控制测力方向的钻孔应力计，包括测压头及显示仪表，测压头上竖向设置有顶压活塞，横向设置有施力活塞，上述顶压活塞及施力活塞分别设置在相应的活塞腔中，两活塞腔联通；测压头内还设置有应力传感器及方位角传感器，应力传感器与顶压活塞的活塞腔联通，应力传感器及方位角传感器通过信号线与显示仪表联接。

本实用新型在使用时，先将测压头置入盲孔中，首先通过仪表上显示的方位角传感器的角度参数调整测压头在盲孔中的角度，从而保证顶压活塞的顶压方向为竖直方向，而后使施力活塞向前横向运动，通过活塞腔中液压油推动顶压活塞顶压在盲孔侧壁上，并达到设定的初始压力值，通过应力传感器可实时监测顶压活塞的压力。本实用新型通过在测压头中加装方位角传感器，可准确控制顶压活塞顶压方向，从而达到准确监测矿井中冲击地压的目的。

本实用新型还包括测压头调整组件，上述调整组件包括施力螺栓及可首尾联接的导杆和套筒，套筒套装在导杆外侧；施力螺栓设置在施力活塞后方，并通过其外侧的螺纹与测压头螺纹连接；施力螺栓的后部与第一节导杆、测压头的后部与第一届套筒分别插接为一体。

上述测压头可通过上述调整组件送入盲孔中，首先根据方位角传感器的显示通过套筒调整测压头即顶压活塞的顶压方向，而后通过转动导杆从而使施力螺栓推动施力活塞加力即可。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型测压头部分的结构示意图。

图3为测压头与调整组件的联接结构示意图。

具体实施方式

   下述未述及的技术内容均可采用或借鉴现有技术。

如图1、2、3所示，本实用新型专利主要由方向应力传感器（1）、显示仪表（2）套筒（3）、导杆（4）、信号线（5）组成，参见图1结构示意图，套筒和导杆有多节组成。方向应力传感器（1）包括有测压头（6）、应力传感器（7）、方位角传感器（8）、施力螺栓（9）、施力活塞（10）、弧形顶块活塞（11），参见图2。

在测压头活塞孔的前后各有两个油孔（12），前油孔连接应力传感器（7），后油孔连接施力活塞（10），施力活塞（10）后部紧靠施力螺栓（9）前端，施力螺栓（9）通过螺纹与测压头（6）连接，导杆（4）前端插入施力螺栓（9）尾部凹槽与其连接，参见图3。在测压头（6）内注满油脂，当导杆（4）顺时针转动时，施力螺栓（9）向前推动施力活塞（10）沿着油缸的后油孔运动并挤压油缸内的油脂，迫使弧形顶块活塞（11）向上运动并与钻孔内壁充分接触，再继续旋转导杆（4）油缸内压力增大。虽然方向应力传感器（1）直接承受的是油缸内的油脂压力，但是根据弧形顶块活塞（11）的触油面面积以及弧形顶块活塞（11）的弧面面积就可以计算出岩体的应力值。当达到规定的初始应力值时，不再旋转导杆（4）。

方向应力传感器（1）的方向测量部分采用角度传感器，角度传感器采用专用集成电路芯片，应力测量部分采用电阻应变式传感器。应力传感器（7）、方位角传感器（8）分别将压力、方向变化信号通过信号线（5）传到测量显示电路。

测量显示电路由主控单片机、应变桥放大电路、显示电路组成，参见图4。方位角度传感器（8）直接输出数字信号，其信号由主控单片机采集和处理；应力传感器（7）输出的信号经放大电路后输入到单片机，单片机内含A/D转换电路，转换后的数字量经单片机数据处理后得到岩体应力值。角度和应力值由显示器指示出来。