一种基于地热温差发电的深部矿井无线钻孔应力计的制作方法

本发明涉及矿山地压监测技术领域，特别是指一种基于地热温差发电的深部矿井无线钻孔应力计。

背景技术：

随着我国浅部资源的逐渐枯竭，矿产开采开始向地球深部进军。深地矿产开采存在高应力和高地温的极端条件，而高应力作用下的巷道围岩体破碎，易发生片帮冒顶事故，对矿山安全生产存在隐患。因此，要进行深部矿山地压研究，开展巷道钻孔应力监测是矿山地压研究的重要组成部分。在目前的相关研究中，钻孔应力计的供电部分主要采用有线电缆和电池两种方式，然而，有线电缆在长期使用中存在线缆磨损、线路改道以及矿井水侵蚀等问题，电池存在需要经常更换和废弃电池对环境污染等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于地热温差发电的深部矿井无线钻孔应力计，旨在解决钻孔应力计供电方式不环保，供电易中断的技术问题。

该应力计包括热管散热片、半导体制冷片、铝片、应力探头、通讯线缆、连接器、显示器、无线终端和电源导线，热管散热片、半导体制冷片和铝片构成温差发电机，温差发电机通过电源导线将电能输送至显示器，显示器通过连接器和通讯线缆连接应力探头，显示器连接无线终端。

其中，热管散热片和半导体制冷片之间通过铝片连接。

半导体制冷片和铝片之间布置传热材料。

半导体制冷片面积大于铝片面积，半导体制冷片和铝片之间通过螺栓固定。

电源导线与显示器之间采用航空插头，能够用于插拔。

该应力计整体由耐高温材料制成。

应力探头工作电压3.6v，工作电流80ma。

通讯供电线缆长度根据钻孔深度定制，内含供电和通讯线缆；连接器密封，具备防水耐高温功能；数显显示屏和温差发电机可独立放置。

温差发电机延长热管散热器加强散热能力，提高半导体制冷片两面温差达6v以上，深部矿山的热量由灾害变地热资源。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，解决了在深部矿井高温环境下，无线钻孔应力计使用电池供电时需要人员经常更换电池的技术问题和废弃电池造成的环境污染问题。本发明利用地热能供电具有可再生、清洁和分布广泛的天然优势，将地热能供电运用到无线钻孔应力计构思巧妙，投资费用低，节省人力物力，为智能矿山地压监测提供了有效技术支持，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的基于地热温差发电的深部矿井无线钻孔应力计结构示意图；

图2为现有技术中无线钻孔应力计使用示意图；

图3为应用本发明无线钻孔应力计示意图。

其中：1-热管散热片；2-半导体制冷片；3-铝片；4-应力探头；5-通讯线缆；6-连接器；7-显示器；8-无线终端；9-电源导线。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种基于地热温差发电的深部矿井无线钻孔应力计。

如图1所示，该应力计包括热管散热片1、半导体制冷片2、铝片3、应力探头4、通讯线缆5、连接器6、显示器7、无线终端8和电源导线9，热管散热片1、半导体制冷片2和铝片3构成温差发电机，温差发电机通过电源导线9将电能输送至显示器7，显示器7通过连接器6和通讯线缆5连接应力探头4，显示器7连接无线终端8。

如图2所示，为目前干电池供电的无线钻孔应力计使用示意图，该种方式存在干电池需要更换等问题。

如图3所示，为本发明无线钻孔应力计使用示意图，具体应用过程如下：

1、固定温差发电机。在深部矿井采场巷道壁打入膨胀螺栓，螺栓连接岩体和半导体制冷片的吸收热量面，螺栓既起到固定温差发电机的作用又能用来传导岩石热量到半导体制冷片，半导体制冷片的大部分热量还是靠吸收空气中的热量。

2、安装钻孔应力探头。用安装工具将应力计送入钻孔至预定深度，固定应力计，并加至预定初始荷载。

3、连接显示器和温差发电机，测量并记录应力计初始读数。

4、安装保护装置。

通过上述步骤，可以实现无人化实时在线监测深部矿井采动应力情况，无需人工更换电池，具有安全环保节能的优势。

需要说明的是，在附图的使用图示出的步骤可以在诸如深部矿井一样可无限产生大量热量的岩土工程中执行，并且，虽然在使用图中示给出了安装位置，但是在某些情况下，可以按照实际现场情况布置温差发电机和显示器位置，钻孔应力探头安装严格按照巷道围岩应力测量标准放置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。