专利名称：一种直径可调的钻孔应力计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器技术领域，特别是一种用于监测矿山采动应力的直径可调的钻孔应力计。
背景技术：
在煤矿等矿山领域，矿体的开挖必然引起原岩应力场的重新分布，新的应力场分布状态对巷道及采场稳定性起到重要影响作用，准确把握围岩应力演化规律对维护开采空间的安全性具有重要意义。目前用于测试围岩应力的钻孔应力计均为固定直径的，如煤矿领域应用最为普遍的为与Φ42πιπι的钻孔相匹配的钻孔应力计，但固定的直径并不能充分满足现场要求。例如，在岩石或硬煤中钻孔时，为了匹配这种直径较小的钻孔应力计，采用的钻机往往因功率小，没有足够的动力和有效的排粉结构而无法长距离钻进，当钻孔位置处于高应力区域或富水区时，钻进、排粉将更为困难，类似情况下往往需要大功率钻机配大直径钻头钻进。然而，固定直径的钻孔应力计只适应与其直径相匹配的钻孔，高应力区、富水区钻进的大孔径，使用这种直径不可变钻孔应力计，将造成不耦合系数过大，打压后的应力计外围仍然不能与孔壁耦合接触，因而不能真实的反映该处应力变化，测试数据无效。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种直径可调的钻孔应力计，可以适用于孔径为Φ42πιπι Φ75πιπι的钻孔。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种直径可调的钻孔应力计，它包括感压装置、压力-频率转换器和注油嘴；所述感压装置包括压力枕、一级包裹体、 二级包裹体、三级包裹体和四级包裹体；所述压力枕的尾部连接有导压管，该导压管的另一端和所述压力-频率转换器的一端接通；所述压力-频率转换器的另一端连接有信号电缆； 在所述压力-频率转换器侧向连接有所述注油嘴。所述压力枕呈扁平状，外部边角均呈圆弧形，内部为一空腔；两个所述一级包裹体对称设于所述压力枕的两侧，所述一级包裹体为半圆体状，内表面中部均设有凹槽，该凹槽与所述压力枕外表面相匹配，所述一级包裹体的外表面均设有两条U型凹槽；两个所述二级包裹体对称设于所述一级包裹体的外侧，所述二级包裹体呈半圆环体状，其内表面均设有两条U型凸起，该U型凸起与所述U型凹槽相匹配；所述二级包裹体与三级包裹体之间、所述三级包裹体与四级包裹体之间的匹配方式相同于所述一级包裹体与二级包裹体的匹配方式。所述一级包裹体的尾部连接有安装插头，该安装插头呈“Τ”字型，其所处平面与所述压力枕所处平面相互平行。所述注油嘴的一端通过注油管与所述压力-频率转换器的一侧连接并接通；所述注油嘴的另一端设有单向阀；所述注油嘴的一侧设有油管接头。所述一级包裹体的外表面圆弧部分半径为17mm 19mm ；所述二级包裹体、三级包裹体及四级包裹体的横截面径向厚度均为5mm。在所述一级包裹体、二级包裹体、三级包裹体及四级包裹体的外表面都设有两条横向环形凹槽。本实用新型的有益效果是通过在压力枕两侧添加不同级别的包裹体，可依据现场钻孔直径设定感压装置的合理直径，使得包裹体的外表面在压力枕加压后充分接触钻孔内壁，从而有效反映岩体的相对应力变化。包裹体的内、外表面设置了轴向条形凸起或凹槽，可限制包裹体之间的环向错动。同时，在每个包裹体外表面设置了横向条形凹槽，可利用铁丝或橡胶圈在凹槽位置施加环向约束，限制包裹体之间的轴向错动。该直径可调钻孔应力计具有结构简单、易批量生产、成本低、安装简便等优点。

图1是本实用新型结构示意图。图2是图1中感压装置(14)的侧视结构示意图。图3为图2A-A向剖视结构示意图。图4为图3的结构分解图。图5为图2B-B向剖视结构示意图。附图标号1、一级包裹体；2、二级包裹体；3、三级包裹体；4、四级包裹体；5、压力枕；6、环形凹槽；7、导压管；8、压力-频率转换器；9、信号电缆；10、单向阀；11、油管接头； 12、注油管；13、安装插头；14、感压装置；15、注油嘴；16、凹槽；17、U型凹槽；18、U型凸起。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括感压装置14、压力-频率转换器8和注油嘴15， 所述的感压装置14包括压力枕5、一级包裹体1、二级包裹体2、三级包裹体3和四级包裹体4 ；压力枕5的尾部连接有导压管7，该导压管7的另一端和压力-频率转换器8的一端接通；压力-频率转换器8的另一端连接有信号电缆9 ；同时，在压力-频率转换器8侧向连接有注油嘴15。注油嘴15的一端通过注油管12与压力-频率转换器8的一侧连接并接通；所述的注油嘴15的另一端设有单向阀10 ；所述的注油嘴15的一侧设有油管接头10，可利用普通小型油泵通过输油管向油管接头11注油。一级包裹体1的尾部连接有安装插头13，安装插头13呈T字型，其所处平面与压力枕5所处平面相互平行。在每个包裹体的外表面都设有两条横向环形凹槽6。如图2、图3、图4所示，压力枕5呈扁平状，外部边角均呈圆弧形，内部为一空腔； 该压力枕5的两侧对称设有两个一级包裹体1，一级包裹体1呈现半圆体状，内表面中部均设有凹槽16，凹槽16与压力枕5外表面相匹配；一级包裹体1的外表面均设有两条U型凹槽17，内表面均设有两条U型凸起18 ；—级包裹体1的外侧对称设有两个二级包裹体2，所述二级包裹体2呈半圆环体状，其内表面均设有两条U型凸起18，该U型凸起18与U型凹槽17相匹配，可确保一级包裹体1的外表面与二级包裹体2的内表面紧密接触。二级包裹体2与三级包裹体3之间、三级包裹体3与四级包裹体4之间的匹配方式相同于一级包裹体1与二级包裹体2的匹配方式。一级包裹体1的外表面圆弧部分半径为18mm ；二级包裹体2、三级包裹体3及四级包裹体4的横截面径向厚度均为5mm。以直径为Φ 65mm的安装钻孔为例，该情况下只须使用前三级包裹体，具体实施方式
如下组装感压装置14时，应由内向外依次进行，直至满足钻孔孔径要求。组装时，应保证相邻包裹体一级包裹体1与二级包裹体2、二级包裹体2与三级包裹体3之间凹槽与凸起的紧密对接，然后在三级包裹体3外表面的两条横向凹槽内用铁丝或橡胶套固定结实。使用时，利用安装杆卡住安装插头13，将感压装置14缓缓送入直径为Φ 65mm的盲孔预定位置，同时维持压力枕5的水平状态。然后利用常规小型油泵经由油管接头10向导压管7及压力枕5内注入20号机油，待油压表读数达到5. OMPa时，停止注油，单向阀10将自动锁死。最后，将电缆线9与后续的信号记录设备相连接，并保持稳定供电，钻孔应力计开始正常工作。
权利要求1.一种直径可调的钻孔应力计，其特征在于，它包括感压装置(14)、压力-频率转换器(8)和注油嘴(15)；所述感压装置(14)包括压力枕 (5 )、一级包裹体(1)、二级包裹体(2 )、三级包裹体(3 )和四级包裹体(4 )；所述压力枕(5 )的尾部连接有导压管(7)，该导压管(7)的另一端和所述压力-频率转换器(8)的一端接通； 所述压力-频率转换器(8)的另一端连接有信号电缆(9);在所述压力-频率转换器(8)侧向连接有所述注油嘴(15)。
2.根据权利要求1所述的一种直径可调的钻孔应力计，其特征在于所述压力枕(5) 呈扁平状，外部边角均呈圆弧形，内部为一空腔；两个所述一级包裹体(1)对称设于所述压力枕(5)的两侧，所述一级包裹体(1)为半圆体状，内表面中部均设有凹槽(16)，该凹槽(16)与所述压力枕(5)外表面相匹配，所述一级包裹体(1)的外表面均设有两条U型凹槽(17)；两个所述二级包裹体(2)对称设于所述一级包裹体(1)的外侧，所述二级包裹体(2) 呈半圆环体状，其内表面均设有两条U型凸起(18)，该U型凸起(18)与所述U型凹槽(17) 相匹配；所述二级包裹体(2 )与三级包裹体(3 )之间、所述三级包裹体(3 )与四级包裹体(4 )之间的匹配方式相同于所述一级包裹体(1)与二级包裹体(2)的匹配方式。
3.根据权利要求1或2所述的一种直径可调的钻孔应力计，其特征在于所述一级包裹体(1)的尾部连接有安装插头(13)，该安装插头(13)呈“T”字型，其所处平面与所述压力枕(5)所处平面相互平行。
4.根据权利要求3所述的一种直径可调的钻孔应力计，其特征在于所述注油嘴(15) 的一端通过注油管(12)与所述压力-频率转换器(8)的一侧连接并接通；所述注油嘴(15) 的另一端设有单向阀(10);所述注油嘴(15)的一侧设有油管接头(11)。
5.根据权利要求4所述的一种直径可调的钻孔应力计，其特征在于所述一级包裹体 (1)的外表面圆弧部分半径为17mm 19mm ；所述二级包裹体(2)、三级包裹体(3)及四级包裹体(4)的横截面径向厚度均为5mm。
6.根据权利要求5所述的一种直径可调的钻孔应力计，其特征在于在所述一级包裹体(1)、二级包裹体(2)、三级包裹体(3)及四级包裹体(4)的外表面都设有两条横向环形凹槽(6)。
专利摘要一种直径可调的钻孔应力计，它包括感压装置(14)、压力-频率转换器(8)和注油嘴(15)；所述感压装置(14)包括压力枕(5)、一级包裹体(1)、二级包裹体(2)、三级包裹体(3)和四级包裹体(4)；所述压力枕(5)的尾部连接有导压管(7)，该导压管(7)的另一端和所述压力-频率转换器(8)的一端接通；所述压力-频率转换器(8)的另一端连接有信号电缆(9)；在所述压力-频率转换器(8)侧向连接有所述注油嘴(15)。本实用新型钻孔应力计的直径可调，可以适用于不同孔径的钻孔。
文档编号G01L1/00GK202182790SQ20112028802
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者夏永学, 彭永伟, 毛德兵, 潘俊锋, 王书文, 蓝航 申请人:天地科技股份有限公司