[其他]鉆孔油枕應(yīng)力計(jì)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87206234
• 申請(qǐng)日: 1987-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87206234U
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋維堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煤炭工業(yè)部煤炭科學(xué)研究院北京開(kāi)采研究所
• 主分類號(hào): G01L1/02
• 分類號(hào): G01L1/02
• 代理公司: 煤炭工業(yè)部科學(xué)研究院專利事務(wù)部
• 代理人: 藺素珍

鉆孔油枕應(yīng)力計(jì)是一種礦用荷載量測(cè)儀器，主要用于對(duì)巖體、煤體的應(yīng)力變化進(jìn)行觀測(cè)。可用來(lái)測(cè)量井筒圍巖應(yīng)力、煤柱應(yīng)力、工作面超前壓力、采場(chǎng)頂?shù)装鍛?yīng)力和巷道四周應(yīng)力。

現(xiàn)有的鉆孔油枕應(yīng)力計(jì)主要由油枕、油泵、操縱閥、管路、壓力表組成。油枕通過(guò)管路與壓力表、聯(lián)通閥、油泵相連。

油枕由枕殼和包體組成。枕殼是由兩片金屬對(duì)焊而成，包體為一圓柱體包在枕殼外面。

操縱閥中有一個(gè)閥錐，其作用是接通或切斷油泵與油枕的油路并對(duì)油枕系統(tǒng)起密封作用。

使用時(shí)，在需要安儀器處，按設(shè)計(jì)深度打鉆孔將油枕放入孔內(nèi)。啟動(dòng)泵，打開(kāi)操縱閥上的閥錐。待油枕達(dá)到初始?jí)毫螅瑪Q動(dòng)閥錐，切斷泵與系統(tǒng)的通道，并使油枕系統(tǒng)密封。枕殼在油壓的作用下向外膨脹，使包體壓緊鉆孔。鉆孔應(yīng)力將通過(guò)油枕轉(zhuǎn)變?yōu)橛驼韮?nèi)的液體壓力。該壓力由壓力表讀出后經(jīng)換算得出鉆孔應(yīng)力。

目前該類儀器在法國(guó)、美國(guó)、西德等國(guó)家均有使用，我所從1971年開(kāi)始研制，近幾年已在煤礦使用。其中法國(guó)煤炭研究院和美國(guó)礦業(yè)局研制的預(yù)包式油枕應(yīng)力計(jì)與本實(shí)用新型比較接近。法國(guó)的油枕枕殼為銅板，包體為環(huán)氧樹(shù)脂。美國(guó)的油枕枕殼為不銹鋼板，包體為水泥。

現(xiàn)有的應(yīng)力計(jì)存在以下問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決：

用壓力表指示的測(cè)值分辨度不高，只能在鉆孔出口處觀測(cè)，不能遠(yuǎn)距離觀測(cè)，使用不夠安全。由于銅或不銹鋼制成的枕殼抗蠕變能力差，另外用環(huán)氧樹(shù)脂和水泥制成的包體膨脹后可能產(chǎn)生多處破裂，因此油枕的膨脹量不能太大，相應(yīng)地對(duì)鉆孔尺寸要求嚴(yán)格，如法國(guó)和美國(guó)的油枕直徑均為40毫米要求鉆孔直徑為42毫米，鉆孔的變化量只有2毫米，難以保證。同時(shí)枕殼在常時(shí)間應(yīng)力狀態(tài)下的蠕變及包體破裂都會(huì)造成一定的測(cè)量誤差。用閥錐密封需人工操作，同時(shí)有滲漏現(xiàn)象也會(huì)造成測(cè)量誤差。

本實(shí)用新型的主要任務(wù)是研制一種能遠(yuǎn)距離觀測(cè)、具有高分辨度的鉆孔油枕應(yīng)力計(jì)。

其次，本實(shí)用新型還將進(jìn)一步提高應(yīng)力計(jì)的測(cè)量精度；使其操作方便。

如附圖所示，本實(shí)用新型主要由油枕〔1〕、鋼弦式壓力－頻率轉(zhuǎn)換器〔2〕、操縱閥〔3〕、管路〔4〕、油泵〔5〕、鋼弦頻率計(jì)〔6〕組成。鋼弦式壓力－頻率轉(zhuǎn)換器〔2〕的一端通過(guò)管路〔4〕與油枕〔1〕、操縱閥〔3〕、油泵〔5〕相連，另一端經(jīng)電纜與鋼弦頻率計(jì)〔6〕相連。

如附圖A－A剖面所示，油枕是由枕殼〔7〕和包體〔8〕組成的。枕殼材料采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板制成，包體〔8〕為二塊近于半圓柱體的金屬或高強(qiáng)度的塑料塊。其底面用膠粘接在枕殼上。外表面為圓弧表面。

操縱閥采用球形單向閥，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉油路，密封可靠。

使用時(shí)將油枕放入鉆孔中，啟動(dòng)油泵，單向閥自動(dòng)開(kāi)啟，待油枕達(dá)到初始?jí)毫笸Ｖ勾驂汗┯停瑔蜗蜷y自動(dòng)關(guān)閉并使油枕系統(tǒng)密封。此時(shí)枕殼膨脹使包體外表面與鉆孔壁壓緊。鉆孔應(yīng)力通過(guò)油枕轉(zhuǎn)換成液體壓力，經(jīng)鋼弦式壓力－頻率轉(zhuǎn)換器將液體壓力轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，該頻率信號(hào)由鋼弦頻率計(jì)接收并顯示。根據(jù)所顯示的頻率值即可換算出鉆孔應(yīng)力。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.采用鋼弦式壓力－頻率轉(zhuǎn)換器及鋼弦頻率計(jì)代替壓力表，提高了測(cè)值的分辨度和精確度，分辨度可提高8～10倍；抗干擾能力強(qiáng)能夠遠(yuǎn)距離觀測(cè)，可遠(yuǎn)離鉆孔100～300米，使用安全可靠。

2.由于枕殼采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，抗蠕變能力強(qiáng)，包體采用金屬或高強(qiáng)度的塑料在加壓過(guò)程中不產(chǎn)生破裂，因此油枕的膨脹量可加大，相應(yīng)地鉆孔的適用范圍也擴(kuò)大了。如油枕斷面最大尺寸42毫米時(shí)鉆孔適用范圍可為φ43～φ52毫米，采用煤礦井下通用的煤電鉆打孔即可滿足要求，不需特殊鉆具，操作方便成本低。同時(shí)減小了測(cè)量誤差。

3.采用球形單向閥操作簡(jiǎn)便，密封性能可靠。

附圖為一實(shí)施例。該例中枕殼為優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，包體采用30號(hào)鋼。油泵為通用的手動(dòng)泵，鋼弦壓力－頻率轉(zhuǎn)換器為本所設(shè)計(jì)。鋼弦頻率計(jì)采用本所設(shè)計(jì)的ZPY－Ⅱ、ZPY－1或WXL－2型鋼弦頻率計(jì)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室在100米處測(cè)試效果良好。