本實(shí)用新型瓦斯抽采鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

煤礦瓦斯鉆孔穩(wěn)定是瓦斯抽采技術(shù)高效運(yùn)行的保障，同時(shí)井下地應(yīng)力隨著深度增加而增加，不同方向上的地應(yīng)力大小也不同，了解瓦斯鉆孔周圍地應(yīng)力，對(duì)于瓦斯鉆孔穩(wěn)定性具有重要意義。由于瓦斯鉆孔沒有直接觀測(cè)的條件，對(duì)于鉆孔內(nèi)部的節(jié)理裂隙不易觀測(cè)，而且受采動(dòng)影響作用，本煤層瓦斯抽采鉆孔往往會(huì)發(fā)生較大的變形，進(jìn)而在一定變形時(shí)刻失去穩(wěn)定性，發(fā)生瓦斯鉆孔坍塌，大大降低瓦斯抽采效率。在不同巖性條件下，鉆孔易變形程度也會(huì)變化，這與施工有關(guān)，也可以通過一定手段進(jìn)行鉆孔加固，同時(shí)不應(yīng)影響瓦斯抽采工作。因此，需要一種全角度瓦斯鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置與方法，能夠通過應(yīng)變傳感器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)鉆孔局部應(yīng)變，進(jìn)而得出鉆孔變形情況，了解地應(yīng)力場(chǎng)不同方向的應(yīng)力，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)瓦斯鉆孔的加固，又不影響瓦斯抽采工作進(jìn)行，這將對(duì)觀測(cè)瓦斯鉆孔穩(wěn)定性提供極大幫助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有監(jiān)測(cè)瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性技術(shù)的不足，提供一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，提高瓦斯穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)效率，維護(hù)瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置包括主體承載機(jī)構(gòu)、高靈敏度應(yīng)變傳感器、低阻值電信號(hào)連接線、水平傾斜鉆孔推桿裝置及便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀；所述主體承載機(jī)構(gòu)承載鉆孔周邊應(yīng)力并發(fā)生相應(yīng)變形；所述高靈敏度應(yīng)變傳感器置于所述主體承載機(jī)構(gòu)內(nèi)壁，與之充分接觸；所述低阻值電信號(hào)連接線連接高靈敏度應(yīng)變傳感器與精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀；所述水平傾斜鉆孔推桿裝置將所述主體承載機(jī)構(gòu)遞送到指定鉆孔深部位置。

所述主體承載機(jī)構(gòu)為鐵皮圓筒開一條形豁口，底面截面形成扇形，破壞圓筒整體承載能力，使之隨不同方向受力容易發(fā)生周長(zhǎng)變化和直徑變化，圓筒高10cm，直徑可根據(jù)鉆孔大小有不同種類，圓筒周邊打磨整齊；所述主體承載機(jī)構(gòu)鐵皮上開有圓形氣孔，可保證監(jiān)測(cè)瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性同時(shí)不影響瓦斯抽采工作。

所述高靈敏度應(yīng)變傳感器位于所述主體承載機(jī)構(gòu)鐵皮圓筒內(nèi)壁，充分接觸所述主體承載機(jī)構(gòu)鐵皮圓筒，將所述主體承載機(jī)構(gòu)變形數(shù)字化，將力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)傳遞出去，所述高靈敏度應(yīng)變傳感器包括高靈敏度電阻應(yīng)變片和免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線。

所述高靈敏度電阻應(yīng)變片與所述免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線在所述高靈敏度應(yīng)變傳感器一端固定連 接，所述高靈敏度電阻應(yīng)變片基底為7mm×4mm與10mm×4mm兩種型號(hào)。

所述水平傾斜鉆孔推桿裝置由多段2m長(zhǎng)水平傾斜鉆孔推桿連接組合，整體裝置可達(dá)20m。

所述水平傾斜鉆孔推桿裝置頂端的水平傾斜鉆孔推桿由鉆孔推桿桿頭和快速連接桿組成，其余所述水平傾斜鉆孔推桿由快速連接桿組成。

所述水平傾斜鉆孔推桿桿頭由2根可伸縮桿十字交叉固定組成，每根可伸縮桿兩端分別有一個(gè)兩頭叉，桿頭用來(lái)推遞所述主體承載機(jī)構(gòu)至鉆孔指定位置，并可根據(jù)所述主體承載機(jī)構(gòu)不同尺寸調(diào)整伸縮桿長(zhǎng)度，進(jìn)而用兩頭叉固定所述主體承載機(jī)構(gòu)。

所述高靈敏度應(yīng)變傳感器和所述便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀由所述低阻值電信號(hào)連接線連接。

所述便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀由讀數(shù)顯示部分和連接數(shù)據(jù)線組成。

基于全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置與方法，包括如下步驟：

a、設(shè)備制作：將不同直徑的鐵皮圓筒加工成高10cm的主體部分，并沿圓筒母線開一寬1cm的條形豁口，形成主體承載機(jī)構(gòu)；

b、設(shè)備組合：用強(qiáng)力粘結(jié)劑將高靈敏度應(yīng)變傳感器固定在主體承載機(jī)構(gòu)內(nèi)壁中部位置，連接高靈敏度電阻應(yīng)變片與免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線；

c、桿件加工：將兩個(gè)兩頭叉分別固定在可伸縮桿兩端，并將兩根可伸縮桿在中部十字交叉固定在首根快速連接桿一端，在首根快速連接桿另一端打磨連接螺紋，在其余快速連接桿兩端打磨連接螺紋；

d、線路連接：根據(jù)放置主體承載機(jī)構(gòu)的鉆孔位置選用對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的低阻值電信號(hào)連接線連接免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線和便攜式應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀連接數(shù)據(jù)線；

e、設(shè)備安置：用水平傾斜鉆孔推桿桿頭固定主體承載機(jī)構(gòu)，并及時(shí)連接快速連接桿和遞送低阻值電信號(hào)連接線，將主體承載機(jī)構(gòu)推遞到指定鉆孔位置；

f、數(shù)據(jù)采集：本實(shí)用新型可用于三種用途數(shù)據(jù)采集：

(1)采集全角度地應(yīng)力大?。褐黧w承載機(jī)構(gòu)去除部分不能與鉆孔充分接觸，故與條形豁口部分垂直方向?yàn)橹黧w承載機(jī)構(gòu)測(cè)量應(yīng)變方向，可通過控制主體承載機(jī)構(gòu)的放置角度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量全角度地應(yīng)力對(duì)主體承載機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)變，通過高靈敏度電阻應(yīng)變片、低阻值電信號(hào)連接線和數(shù)據(jù)連接線將應(yīng)變傳輸出來(lái)，并顯示在讀數(shù)顯示部分上，進(jìn)而可以計(jì)算得出地應(yīng)力大小；

(2)采集鉆孔變形數(shù)據(jù)：鉆孔與主體承載機(jī)構(gòu)充分接觸，可反映出一個(gè)范圍內(nèi)的瓦斯鉆孔變形坍塌情況，通過高靈敏度電阻應(yīng)變片、低阻值電信號(hào)連接線和數(shù)據(jù)連接線將應(yīng)變傳輸出來(lái)，即反映鉆孔變形情況?？赏ㄟ^調(diào)整主體承載機(jī)構(gòu)的放置角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯抽采鉆孔不同方位的形變的監(jiān)測(cè)，并可動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔變形量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

(3)不同材質(zhì)的主體承載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆孔穩(wěn)定性加固的數(shù)據(jù)采集：使用不同材質(zhì)的主體承載機(jī)構(gòu)對(duì)瓦斯抽采鉆孔實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性加固，并可通過高靈敏度電阻應(yīng)變片、低阻值電信號(hào)連接線和數(shù)據(jù)連接線將應(yīng)變傳輸出來(lái)，反映出鉆孔穩(wěn)定性加固效果，調(diào)整主體承載機(jī)構(gòu)的條形豁口的尺寸，可實(shí)現(xiàn)多種加固方式對(duì)鉆孔穩(wěn)定性提高效果的數(shù)據(jù)采集；

g、數(shù)據(jù)整理：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不同參數(shù)對(duì)應(yīng)不同尺寸裝置變形，對(duì)所采集應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析處理，得到瓦斯抽采鉆孔相應(yīng)位置的變形量，進(jìn)而得到瓦斯抽采鉆孔的穩(wěn)定性情況。

本實(shí)用新型的有益效果：1、本實(shí)用新型采用便捷的加工手段，對(duì)材料進(jìn)行加工，可以實(shí)現(xiàn)全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，極大地提高了監(jiān)測(cè)瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性的效率。

2、本實(shí)用新型主體承載機(jī)構(gòu)開一條形豁口，并采用不同角度放置，實(shí)現(xiàn)了瓦斯抽采鉆孔全角度的監(jiān)測(cè)，對(duì)研究不同方向的地應(yīng)力大小有重要意義。

3、本實(shí)用新型在瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一定程度的鉆孔穩(wěn)定性加固，并測(cè)量出相應(yīng)效果，提高了瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性加固的效果。

4、本發(fā)明在主體承載機(jī)構(gòu)設(shè)有多個(gè)透氣圓孔，在監(jiān)測(cè)瓦斯鉆孔穩(wěn)定性同時(shí)不影響瓦斯抽采工作。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為圖1中主體承載機(jī)構(gòu)的主視圖

圖3為圖1中水平傾斜鉆孔推桿裝置的主視圖

圖4為圖1中水平傾斜鉆孔推桿裝置的俯視圖

圖中：1、主體承載機(jī)構(gòu)；2、高靈敏度電阻應(yīng)變片；3、連接頭；4、圓形氣孔；5、免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線；6、條形豁口；7、兩頭叉；8、可伸縮桿；9、快速連接桿；10、連接螺紋；11、接線部分；12、便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變儀主體；13、讀數(shù)顯示部分；14、連接數(shù)據(jù)線；15、低阻值電信號(hào)連接線；16、數(shù)據(jù)線接頭；17、連接導(dǎo)線接頭；18煤體；19瓦斯抽采鉆孔

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

如圖1至圖4所示，一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置包括主體承載機(jī)構(gòu)1、高靈敏度應(yīng)變傳感器、低阻值電信號(hào)連接線15、水平傾斜鉆孔推桿裝置及便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀；所述主體承載機(jī)構(gòu)1承載鉆孔周邊應(yīng)力并發(fā)生相應(yīng)變形；所述高靈敏度應(yīng)變傳感器置于所述主體承載機(jī)構(gòu)1內(nèi)壁，與之充分接觸；所述低阻值電信號(hào)連接線15連接高靈敏度應(yīng)變傳感器與精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀；所述水平傾斜鉆孔推桿裝置將所述主體承載機(jī)構(gòu)1遞送到指定鉆孔深部位置。

所述主體承載機(jī)構(gòu)1為鐵皮圓筒開一條形豁口6，底面截面形成扇形，破壞圓筒整體承載能力，使之隨不同方向受力容易發(fā)生周長(zhǎng)變化和直徑變化，圓筒高10cm，直徑可根據(jù)鉆孔大小有不同種類，圓筒周邊打磨整齊；所述主體承載機(jī)構(gòu)1鐵皮上開有圓形氣孔4，可保證監(jiān)測(cè)瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性同時(shí)不影響瓦斯抽采工作。

所述高靈敏度應(yīng)變傳感器位于所述主體承載機(jī)構(gòu)1鐵皮圓筒內(nèi)壁，充分接觸所述主體承載機(jī)構(gòu)1鐵皮圓筒，將所述主體承載機(jī)構(gòu)1變形數(shù)字化，將力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)傳遞出去，所述高靈敏度應(yīng)變傳感器包括高靈敏度電阻應(yīng)變片2和免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線5。

所述高靈敏度電阻應(yīng)變片2與所述免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線5在所述高靈敏度應(yīng)變傳感器一端固定連接，所述高靈敏度電阻應(yīng)變片2基底為7mm乘4mm與10mm乘4mm兩種型號(hào)。

所述水平傾斜鉆孔推桿裝置由多段2m長(zhǎng)水平傾斜鉆孔推桿連接組合，整體裝置可達(dá)20m。

所述水平傾斜鉆孔推桿裝置頂端的水平傾斜鉆孔推桿由鉆孔推桿桿頭和快速連接桿9組成，其余所述水平傾斜鉆孔推桿由快速連接桿9組成。

所述水平傾斜鉆孔推桿桿頭由2根可伸縮桿8十字交叉固定組成，每根可伸縮桿兩端分別有一個(gè)兩頭叉7，桿頭用來(lái)推遞所述主體承載機(jī)構(gòu)1至鉆孔指定位置，并可根據(jù)所述主體承載機(jī)構(gòu)1不同尺寸調(diào)整伸縮桿長(zhǎng)度，進(jìn)而用兩頭叉7固定所述主體承載機(jī)構(gòu)1。

所述高靈敏度應(yīng)變傳感器和所述便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀由所述低阻值電信號(hào)連接線15連接。

所述便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀由讀數(shù)顯示部分13和連接數(shù)據(jù)線14組成。

基于全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置與方法，包括如下步驟：

a、設(shè)備制作：將不同直徑的鐵皮圓筒加工成高10cm的主體部分，并沿圓筒母線開一寬1cm的條形豁口6，形成主體承載機(jī)構(gòu)1；

b、設(shè)備組合：用強(qiáng)力粘結(jié)劑將高靈敏度應(yīng)變傳感器固定在主體承載機(jī)構(gòu)1內(nèi)壁中部位置，連接高靈敏度電阻應(yīng)變片2與免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線5；

c、桿件加工：將兩個(gè)兩頭叉7分別固定在可伸縮桿8兩端，并將兩根可伸縮桿8在中部十字交叉固定在首根快速連接桿9一端，在首根快速連接桿9另一端打磨連接螺紋，在其余快速連接桿9兩端打磨連接螺紋10；

d、線路連接：根據(jù)放置主體承載機(jī)構(gòu)1的鉆孔位置選用對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的低阻值電信號(hào)連接線15連接免焊接延長(zhǎng)導(dǎo)線5和便攜式應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀連接數(shù)據(jù)線14；

e、設(shè)備安置：用水平傾斜鉆孔推桿桿頭固定主體承載機(jī)構(gòu)1，并及時(shí)連接快速連接桿9和遞送低阻值電信號(hào)連接線15，將主體承載機(jī)構(gòu)1推遞到指定鉆孔位置；

f、數(shù)據(jù)采集：本實(shí)用新型可用于三種用途數(shù)據(jù)采集：

(1)采集全角度地應(yīng)力大小：主體承載機(jī)構(gòu)1去除部分不能與鉆孔充分接觸，故與條形豁口6部分垂直方向?yàn)橹黧w承載機(jī)構(gòu)1測(cè)量應(yīng)變方向，可控制主體承載機(jī)構(gòu)1的放置角度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量全角度地應(yīng)力對(duì)主體承載機(jī)構(gòu)1產(chǎn)生的應(yīng)變，通過高靈敏度電阻應(yīng)變片2、低阻值電信號(hào)連接線15和數(shù)據(jù)連接線將14應(yīng)變傳輸出來(lái)，并顯示在讀數(shù)顯示部分13上，進(jìn)而可以計(jì)算得出地應(yīng)力大小；

(2)采集鉆孔變形數(shù)據(jù)：鉆孔與主體承載機(jī)構(gòu)1充分接觸，可反映出一個(gè)范圍內(nèi)的瓦斯抽采鉆孔變形坍塌情況，通過高靈敏度電阻應(yīng)變片2、低阻值電信號(hào)連接線15和數(shù)據(jù)連接線14將應(yīng)變傳輸出來(lái)，即反映鉆孔變形情況，由于主體承載機(jī)構(gòu)1放置角度不同，可表現(xiàn)不同方向瓦斯抽采鉆孔的形變，并可動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鉆孔變形數(shù)據(jù)的采集；

(3)不同材質(zhì)的主體承載機(jī)構(gòu)1實(shí)現(xiàn)鉆孔穩(wěn)定性加固的數(shù)據(jù)采集：使用不同材質(zhì)的主體承載機(jī)構(gòu)1對(duì)瓦斯抽采鉆孔實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性加固，并可通過高靈敏度電阻應(yīng)變片2、低阻值電信號(hào)連接線15和數(shù)據(jù)連接線14將應(yīng)變傳輸出來(lái)，反映出鉆孔穩(wěn)定性加固效果，調(diào)整主體承載機(jī)構(gòu)1的條形豁口6的尺寸，可實(shí)現(xiàn)多種加固方式對(duì)鉆孔穩(wěn)定性提高效果的數(shù)據(jù)采集；

g、歸納總結(jié)：對(duì)讀數(shù)顯示部分13的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到最終結(jié)果，分析數(shù)據(jù)，得出理論規(guī)律。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不以本實(shí)用新型為限制，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。