专利名称：柔性矿山压应力监测压力枕、监测装置及其监测方法
技术领域：
本发明属于采矿及岩体工程领域的监测装置。
背景技术：
地下采场空间煤岩体常处于强烈多变的压应力场的作用，采场围岩压力的变化直接影响到支护方法的效果好坏及人员和设备的安全。近年来随着煤矿开采深度、力度和规模的不断加大，有两个方面的问题将显得越来越严重一是采区巷道的煤岩体的压应力增大；二是具有发生矿井冲击地压倾向以及有煤与瓦斯突出危险性的矿井的数量和发生频率逐年增加。工程中常常需要对诱发采掘空间煤岩体破坏的压应力进行量化监测，因此原岩应力、围岩压应力、采场压力分布、煤柱支撑压力等压力参数的获取对于科研及安全生产管理都有极为重要的作用。上述参数主要依靠使用监测装备来获得。目前监测装置主要是由压力枕、注液装置和压力检测装置通过高压胶管连接组成。其中上述参数主要依靠使用压力枕来获得。目前的压力枕，采用两块钢板整形焊接而成。由于钢板刚性大，不容易变形，所以灵敏度低。由于需安装在煤岩体中，需要在煤岩壁上打数个或十几个钻孔，然后把压力枕推送放入钻孔中，放入角度要求严格，安装步骤繁琐， 所以压力枕摆放错误率高，而且压力枕在孔中有一定间隙，使不能及早监测到初始压力值， 容易造成数据不完全错误，或监测失败，因而无法满足科研及安全生产管理需求。鉴于此种情况，需要一种操作简单方便，分辨率和灵敏度高，监测数据准确的钻孔压应力监测装置。
发明内容
本发明的目的是为矿山压应力监测提供一种柔性矿山压应力监测压力枕，以及由这种压力枕制作的监测装置和实施的监测方法，以解决存在的分辨率和灵敏度低和不易安装的问题。为达到上述目的，本发明压力枕采用的技术方案是它包括一个柔性壳体，柔性壳体一端封闭，另一端设有插口，通过插口插入一个硬质的导向注液管，导向注液管与壳体的插口要实现耐压密封。所述的柔性壳体承载压应力最好大于15Mpa。所述的柔性壳体一般采用丁氰橡胶类材料制成；。所述的硬质导向注液管一般采用尼龙棒制作，其作用一是导向，使柔性壳体容易放入钻孔中；二是向柔性壳体内注油或乳化液，用于压力检测。将本发明压力枕的导向注液管与压力测读装置连接即成监测装置，在压力测读装置上设有注液控制阀门。本发明监测装置的监测方法是第一步将压力枕放入煤岩壁钻孔内，将控制阀门与注液装置连接，利用注液装置通过导向注液管向压力枕内部充耐压油或乳化液，直至压力枕鼓涨起来与钻孔内壁紧密接触，关闭阀门，然后取下注液装置；
第二步通过压力测读装置读一个初始值，当钻孔受压变形时，压力测读装置上就会出现一个新的读数，前后压差即为即时压力值，然后每间隔一定时间读取记录一次数据， 得出煤岩层压力变化曲线，根据压力变化曲线分析煤岩层压力变化情况。由于压力枕为柔性的，灵敏度很高，很小的压应力变化都能被其捕捉到。本发明的有益效果是，压力枕结构简单，安装方便，外壳采用柔性材料，使压力枕在放入钻孔的时候不用注意摆放的方向，直接推送放入即可。充压后与孔壁紧密接触，只要岩体稍微有压力，就可扑捉到，解决了读数不准确和丢失情况，以及压力枕不灵敏的问题， 可以更准确及时的监测钻孔压应力，为科研及安全生产管理提供更准确的压力参数。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明实施例中压力枕的构造图。图2是本发明实施例一的示意图。图3是本发明实施例二的示意图。图中1-钻孔，2-压力枕，3-高压胶管，4-煤岩壁，5a_油泵，釙-注液枪，6_压力表，7-数显表，8-控制阀门，9-连通器，10-柔性壳体，11-导向注液管。
具体实施例方式从图1可以看出，本发明的压力枕2包括一个柔性壳体10，柔性壳体10—端封闭， 另一端设有插口，通过插口插入一个硬质导向注液管11，导向注液管11与柔性壳体10的插口实现耐压密封。图2是由本发明压力枕组成的监测装置一个实施例，从图中可以看出，压力枕2的导向注液管11通过高压胶管3和连通器9与由压力表6和数显表7组成的压力测读装置连接，在压力测读装置上设有控制阀门8，通过控制阀门8与油泵fe连接。在图3所示的实施例二中，构造与实施例一基本相同，不同的是主要是用注液枪 5b替代油泵5a，在此不详细描述。实施例中的压力表6和数显表7可以单用也可以组合使用。也可以采用具有定时存储记录功能的数显压力表替代。实施例中柔性壳体10采用丁氰橡胶类材料制成，通常承载压应力大于15Mpa。实施例中的硬质导向注液管1采用尼龙棒材料制作。
权利要求
1.一种柔性矿山压应力监测压力枕，其特征在于，它包括一个柔性壳体，柔性壳体一端封闭，另一端设有插口，通过插口插入一个硬质的导向注液管，导向注液管与壳体的插口要实现耐压密封。
2.如权利要求1所述的柔性矿山压应力监测压力枕，其特征在于，所述的柔性壳体承载压应力大于15Mpa。
3.如权利要求1或2所述的柔性矿山压应力监测压力枕，其特征在于，所述的柔性壳体采用丁氰橡胶类材料制成。
4.如权利要求1或2所述的柔性矿山压应力监测压力枕，其特征在于，所述的硬质导向注液管采用尼龙棒制作。
5.一种柔性矿山压应力监测装置，它包括压力枕和压力测读装置，其特征在于，所述的压力枕结构是包括一个柔性壳体，柔性壳体一端封闭，另一端设有插口，通过插口插入一个硬质的导向注液管，导向注液管与壳体的插口实现耐压密封；在压力测读装置上设有注液控制阀门。
6.如权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述的压力测读装置为压力表和/或数显表。
7.如权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述的压力测读装置为具有定时存储记录功能的数显压力表。
8.一种如权利要求5所述的柔性矿山压应力监测装置的监测方法，其特征在于，步骤如下第一步将压力枕放入煤岩壁钻孔内，将控制阀门与注液装置连接，利用注液装置通过导向注液管向压力枕内部充耐压油或乳化液，直至压力枕鼓涨起来与钻孔内壁紧密接触， 关闭阀门，然后取下注液装置；第二步通过压力测读装置读一个初始值，当钻孔受压变形时，压力测读装置上就会出现一个新的读数，前后压差即为即时压力值，然后每间隔一定时间读取记录一次数据，得出煤岩层压力变化曲线，根据压力变化曲线分析煤岩层压力变化情况。
全文摘要
本发明公开了一种柔性矿山压应力监测压力枕、监测装置及其监测方法，主要是用柔性的压力枕代替传统的刚性压力枕，这种柔性压力枕充压后与孔壁紧密接触，在监测煤岩体压应力时，只要岩体稍微有压力，就可扑捉到，解决了读数不准确和丢失情况，以及压力枕不灵敏的问题，可以更准确及时的监测钻孔压应力，为科研及安全生产管理提供更准确的压力参数。
文档编号E21F17/18GK102242630SQ20111003648
公开日2011年11月16日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者姚树阳, 李鹏, 王传宗, 王同旭, 邹德蕴, 郭忠平 申请人:山东科技大学