CN203606048U - 一种煤层内部连续应力检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层内部连续应力检测仪，包括圆柱形橡胶保护层（2）以及固定于其内部的多个应变模块（1），所述多个应变模块（1）固定于所述圆柱形橡胶保护层（2）径向的中心位置，并沿其长度方向均匀排列，所述多个应变模块（1）通过矿用轻型软电缆（3）与其他外部设备相连。本实用新型所述煤层内部连续应力检测仪只需打一个钻孔、结构简单、成本低，并能准确远程监测煤层内部连续应力。

Description

一种煤层内部连续应力检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种应力检测仪，特别是涉及一种用于煤矿现场生产中远程监测同一钻孔不同位置局部应力的煤层内部连续应力检测仪。

背景技术

目前，煤矿等有关方面在做一些科研项目和现场生产中广泛运用到钻孔应力计等装置来监测煤层的内部应力，一般的做法都是每隔一定距离打一个深度不一的钻孔，在每个钻孔的底部安装一个钻孔应力计，监测这个坐标点的局部应力，最后可以近似形成一个连续的不同深度的应力曲线。这种做法在距离工作面较远时尚可，距离工作面较近时，因为每个钻孔之间有一定距离，受到工作面超前支撑压力的剧烈影响，每个钻孔的受力是不一样的，甚至差距很大；同时，打一定数量的钻孔，个别钻孔受力环境和应力计安装等都可能存在一定的偶然因素影响，造成结果没有可比性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种只需打一个钻孔、结构简单、成本低，并能准确远程监测煤层内部连续应力的煤层内部连续应力检测仪。

一种煤层内部连续应力检测仪，包括圆柱形橡胶保护层以及固定于其内部的多个应变模块，所述多个应变模块固定于所述圆柱形橡胶保护层径向的中心位置，并沿其长度方向均匀排列，所述多个应变模块通过矿用轻型软电缆与其他外部设备相连。

本实用新型所述的煤层内部连续应力检测仪，其中所述应变模块包括感应所述钻孔应力的应变丝和两极线，所述两极线与所述矿用轻型软电缆相连。

本实用新型所述的煤层内部连续应力检测仪，其中所述煤层内部连续应力检测仪设置在钻孔内，所述圆柱形橡胶保护层的直径小于所述钻孔直径5-8mm。

本实用新型所述的煤层内部连续应力检测仪，其中相邻两个所述应变模块为之间的距离为1m。

本实用新型煤层内部连续应力检测仪与现有技术不同之处在于：

本实用新型煤层内部连续应力检测仪具有如下优点：

一是节约成本，只需一个钻孔便可完成连续应力的测量。

二是数据准确，在同一钻孔可以监测连续的应力，更准确的研究侧向支承压力和超前支承压力应力特征，绘制煤岩体内部应力变化曲线，适合科研用。

三是可调节性强，可提供不同长度和不同直径的监测装置以适应不同的钻孔，也可根据不同的监测需求，提供有不同应变模块密度的监测装置。

四是配合检测***一起使用，实时在线，一天24小时实时监测，无需更多的人力物力，即可完成在线煤体应力变化的监测。

下面结合附图对本实用新型的煤层内部连续应力检测仪作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型所述煤层内部连续应力检测仪的结构示意图；

图2为本实用新型所述煤层内部连续应力监测仪中的应变模块的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种煤层内部连续应力检测仪，包括圆柱形橡胶保护层2以及固定于其内部的多个应变模块1，所述多个应变模块1固定于所述圆柱形橡胶保护层2径向的中心位置，并沿其长度方向均匀排列，所述多个应变模块1通过矿用轻型软电缆3与所述井底数据处理分站相连。所述应变模块1包括感应所述钻孔应力的应变丝4和两极线5，所述两极线5与所述矿用轻型软电缆3相连，相邻两个所述应变模块1为之间的距离为1m，所述煤层内部连续应力检测仪设置在钻孔内，所述圆柱形橡胶保护层的直径小于所述钻孔直径5-8mm，一般钻孔直径有8m，16m、24m、32m等。等到钻孔孔壁变形挤压圆柱形橡胶保护层2时，其内部应变丝4电阻发生变化（变细变长，电阻变大），进而导致输出电流变化。

本实用新型所述煤层内部连续应力检测仪配合其他外部设备形成监测***一起使用，所述***包括煤层内部连续应力监测仪；井底数据处理分站，包括采集控制处理中心、信号放大器、相敏检波器和滤波器，其中所述采集控制处理中心的输入端与所述煤层内部连续应力监测仪相连，所述信号放大器的输入端与所述采集控制处理中心的输出端相连，所述信号放大器的输出端与所述相敏检波器的输入端相连，所述相敏检波器的输出端与所述滤波器的输入端相连；信号转换器，其输入端与所述滤波器的输出端相连；井上实时监测***，包括数据转换设备和工业电脑，所述数据转换设备的输入端通过矿用轻型软电缆与所述信号转换器的输出端相连，所述数据转换设备的输出端与所述工业电脑相连；本安稳压电源，通过矿用移动轻型软电缆分别与所述井底数据处理分站和所述信号转换器相连。

其中，所述煤层内部连续应力监测仪置于煤层钻孔中，感应所述钻孔侧壁的应力；所述井底数据处理分站采集所述煤层内部连续应力监测仪感应到的应力信号，并将其转换成电压或电流信号传输给所述信号转换器，所述信号转换器将所述电压或电流信号转化为数字信号并传输给所述井上实时监测***；本安稳压电源、采集控制处理中心、相敏检波器、滤波器、信号转换器均为隔爆设备；所述煤层内部连续应力监测仪为圆柱形，其直径小于所述钻孔直径5-8mm，等到孔壁变形挤压圆柱形橡胶保护层2时，其内部应变丝4电阻发生变化（变细变长，电阻变大），进而导致输出电流变化。

所述采集控制处理中心通过所述矿用轻型软电缆3与所述应变模块1相连，将所述应变丝4的电阻变化量（即压力值）转换成电压或电流信号；所述信号放大器将采集控制处理中心输出的微弱信号进行不失真的放大，形成调幅波；所述相敏检波器将放大后的调幅波还原为被测应变信号波形，同时反映被测应变信号的方向，所述滤波器滤除相敏检波器输出信号中的高次谐波分量，以获得理想的输出波形信号，并传输给所述信号转换器。

所述井底数据处理分站和信号转换器悬挂在煤矿井下巷道煤帮上，不占用井下作业空间，通矿用轻型软电缆与井上的所述井上实时检测***相连；所述信号转换器将接收所述滤波器传来的应变信号并将其转化为数字信号，传输给所述井上实时监测***，包括数据转换设备和工业电脑，所述数据转换设备的输入端通过矿用轻型软电缆与所述信号转换器的输出端相连，所述数据转换设备的输出端与所述工业电脑相连；所述数据转换设备为现有的常用设备，如数据转换器；软件包括数据处理分析软件，一般为北京科技大学微地震研究中心研发的CRMS3.0监测中心软件，对所述数字信号进行存储、数据转换后最终得出所述钻孔的煤层内部应力实际值，并通过所述显示器输出；优选的是，所述采集控制处理中心为电桥，一般指的是惠登斯电桥。

所述***的工作过程一般如下：

将所述煤层内部连续应力监测仪放入钻孔中，钻孔侧壁向其施压，所述圆柱形橡胶保护层变形挤压所述应变模块1的应变丝4，所述采集控制处理中心（电桥）通过所述矿用轻型软电缆3与所述应变模块1相连，将所述应变丝4的电阻变化量（即压力值）转换成电压或电流信号；所述信号放大器将采集控制处理中心输出的微弱信号进行不失真的放大，形成调幅波；所述相敏检波器将放大后的调幅波还原为被测应变信号波形，同时反映被测应变信号的方向，所述滤波器滤除相敏检波器输出信号中的高次谐波分量，以获得理想的输出波形信号，并传输给所述信号转换器。所述信号转换器将接收所述滤波器传来的应变信号并将其转化为数字信号，传输给所述井上实时监测***，所述井上实时监测***包括数据转换设备和电脑，软件包括数据处理分析软件，一般为北京科技大学微地震研究中心研发的CRMS3.0监测中心软件，对所述数字信号进行存储、数据转换后最终得出所述钻孔的煤层内部应力实际值，并通过所述显示器输出；本安稳压电源为整个***供电。

本***通过对煤矿井下煤层或者岩层同一钻孔不同位置的应力变化的监测，确定煤岩体中支承压力大小，测量因采动影响煤层或岩层内部应力场变化，可根据监测数据整理、绘制煤岩体内部应力变化曲线，预测、预报煤岩体内支承压力变化规律。既减少了钻孔数量及部分人力物力，节约项目经费，又增加相应的监测结果的专业性、准确性。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种煤层内部连续应力检测仪，其特征在于，包括圆柱形橡胶保护层（2）以及固定于其内部的多个应变模块（1），所述多个应变模块（1）固定于所述圆柱形橡胶保护层（2）径向的中心位置，并沿其长度方向均匀排列，所述多个应变模块（1）通过矿用轻型软电缆（3）与其他外部设备相连。

2.根据权利要求1所述的煤层内部连续应力检测仪，其特征在于：所述应变模块（1）包括感应所述钻孔应力的应变丝（4）和两极线（5），所述两极线（5）与所述矿用轻型软电缆（3）相连。

3.根据权利要求2所述的煤层内部连续应力检测仪，其特征在于：所述煤层内部连续应力检测仪设置在钻孔内，所述圆柱形橡胶保护层（2）的直径小于所述钻孔直径5-8mm。

4.根据权利要求1所述的煤层内部连续应力检测仪，其特征在于：相邻两个所述应变模块（1）之间的距离为1m。

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