[发明专利]一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置及方法

权利要求书

1.一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：包括钻孔应力传感器1、温度传感器2、环向应变仪3、装置承载结构4、矿用瓦斯流量传感器5、注浆封孔器6、环向变形感应气囊7、注浆管8、瓦斯流动管道9、气囊加压管10、装置底盘11、矿用封孔器12、温度-应力-流量多功能采集仪13、气囊加压泵14，在工作面前方巷道边帮打孔，在钻孔外依次组装钻孔应力传感器1、温度传感器2，注浆封孔器6，环向应变仪3，装置承载结构4，环向变形感应气囊7，气囊加压管10，瓦斯流动管道9，装置底盘11，注浆管8，待主体装置组装完成后推进钻孔，并注浆封孔，孔外安装有温度-应力-流量多功能采集仪13、气囊加压泵14。

2.根据权利要求1所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：装置承载结构4包括PVC管、环向应变仪卡槽；PVC管外径40～50mm，内径为30～40mm，每根长3～5m，在左端部有放置环向应变仪3的卡槽，卡槽尺寸与环向应变仪3轴向尺寸相对应，卡槽在径向上的尺寸略大于环向应变仪3尺寸，使环向应变仪3能卡入卡槽中，卡槽与PVC管连接处分布定量的小孔。

3.根据权利要求1所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：注浆管8由每根2m长的四分管相连接构成，内径为11.5mm，外径为12.7mm，注浆封孔器6为矿用专业注浆封孔塞，尺寸与钻孔直径相等。

4.根据权利要求1所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：瓦斯流动管道9由每根2m长的四分管相连接构成，内径为11.5mm，外径为12.7mm，其中四分管分布有一定数量的圆形孔，圆形孔的直径为2mm。

5.根据权利要求1所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：环向变形感应气囊7为圆柱形，长度为80～120mm，最大膨胀外径不大于60mm，内部通过气囊加压管10和加压泵14进行充气膨胀，气囊的强度小于PVC管的强度，且具有一定的柔韧度，能够满足瓦斯钻孔在走向方向上较小曲折变化。

6.根据权利要求1所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：矿用封孔器12为一圆柱形软体，由三部分组成，前后为橡胶垫，中间为可膨胀性浆液。

7.根据权利要求1所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：温度-应力-流量多功能采集仪13有4个通道，并且有USB接口，可以同时采集应力、环向变形、温度、瓦斯流量等4个传感器的数据，采集的数据可通过USB数据接口实时存储数据。

8.基于监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的方法，利用权利要求1至7所述的一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，其特征在于：

包括如下步骤：

a、在巷道靠近工作面一侧煤体内钻取符合实验条件的钻孔，保证钻孔不含自由水且笔直不塌孔。

b、将温度传感器、应力传感器分别与注浆封孔器胶结，并将导线与多功能采集仪相应的USB接口相连接。

c、将环向应变仪与环向变形感应气囊安装在装置承载结构的左端卡槽内，气囊通过加压管与气囊加压泵相连接，启动加压泵，向气囊内注入气体，测试气囊与加压管的气密性。

d、将瓦斯流动管道固定于装置底盘，并将矿用瓦斯流量传感器安装于瓦斯流动管道内，通过导线与多功能采集仪相应的USB接口相连接。

e、将附有胶结传感器的注浆封孔器与前两步已经安装部分传感器和管路的装置承载结构进行组装，形成监测装置主体结构，并在结构预留空间内安装注浆管。

f、将监测装置主体结构放入钻孔，并将装置底盘右侧安装与承载结构尺寸相同的PVC管，以便于将装置推进孔内，利用快速接头将每根PVC管依次相连，直至到达钻孔底部。

g、待附有钻孔温度传感器和应力传感器的注浆封孔器到达底部后，开始用煤矿注浆设备通过PVC注浆管注入水泥浆，注浆程度应保证传感器与煤体之间无间隙，充填紧密。

h、待注浆完成后，测试各个传感器正常工作无误后，采用煤矿专用封孔器进行封孔。

i、根据现场采集的参数变化情况，对数据进行分析，进而得到钻孔内的应力、温度、变形情况。