矿井围岩多参数耦合测定装置制造方法
【专利摘要】矿井围岩多参数耦合测定装置，涉及一种矿井多参数耦合测定装置，它可以同时准确测定动力灾害发生时围岩各个方向的应力、瓦斯压力和温度指标参数。端盖与圆柱形载体的第一中心孔螺纹连接，端盖的外端面固定有推力传感器，压力传感器和温度传感器均设置在所述的第一中心孔内，压力传感器固定在端盖上，温度传感器固定在第一中心孔的内壁上，圆柱形载体的侧壁上位于同一横截面上开设有两个与第二中心孔相通的安装孔，两个安装孔内分别固定测力传感器一和二，两个测力传感器相隔90°设置，自锁紧接杆与圆柱形载体的第四中心孔螺纹连接，自锁紧接杆一端设置在第一中心孔内，另一端与标准杆连接器连接。本发明用于矿井围岩多参数耦合测定。
【专利说明】矿井围岩多参数耦合测定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿井多参数耦合测定装置，尤其是能测定矿井围岩应力，瓦斯压力、温度于一体的测定装置。
【背景技术】
[0002]测定矿井围岩应力、瓦斯压力和温度的参数，目前主要采用的分别为应力传感器、瓦斯压力传感器及温度传感器，如果测量某一个位置围岩应力、瓦斯压力和温度参数就需要同时布置以上三种传感器，同时布置这三种传感器需要在围岩内打三个钻孔，并且不能在同一围岩位置布置三种传感器，而对于矿井深部开米来说，围岩应力、瓦斯压力和温度这三个参数对于研究深部围岩破坏机理有着重要的作用，测试的精度直接影响深部围岩破坏机理研究。另外，现有的矿井应力传感器主要测定围岩内某一个方向的应力状态，而围岩内部各个方向的应力状态差别较大，单纯采用单一方向的应力传感器很难准确测量围岩内部的应力状态。如果要同时测定围岩各个方向的应力状态，就需要布置多个应力传感器，这样使得工作量增大，并且很难真实反映某一个固定位置各个方向的应力状态。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种矿井围岩多参数耦合测定装置，它可以同时准确测定动力灾害发生时围岩各个方向的应力、瓦斯压力和温度指标参数。
[0004]实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
矿井围岩多参数耦合测定装置，它包括自锁紧接杆、标准杆连接器、圆柱体结构件、五个传感器，所述的五个传感器包括四个力传感器和一个温度传感器，所述的四个力传感器包括一个推力传感器、一个压力传感器及两个测力传感器，所述的两个测力传感器分别是测力传感器一和测力传感器二，所述的圆柱体结构件包括圆柱形载体及端盖；所述的圆柱形载体内沿轴向由圆柱形载体的一端向另一端依次加工有第一中心孔、第二中心孔、第三中心孔及第四中心孔，所述的第二中心孔的孔径小于第三中心孔的孔径，所述的第三中心孔的孔径小于第一中心孔的孔径，所述的第一中心孔的孔径小于第四中心孔的孔径；第一中心孔的孔壁位于端口处加工有一段内螺纹，第四中心孔为内螺纹孔，所述的端盖的外侧壁上加工有一段外螺纹，端盖与第一中心孔螺纹连接，端盖的外端面固定有推力传感器，所述的压力传感器和温度传感器均设置在第一中心孔内，且压力传感器固定在端盖上，温度传感器固定在第一中心孔的内壁上，圆柱形载体的侧壁上位于同一横截面上开设有两个与第二中心孔相通的安装孔，其中一个安装孔内固定测力传感器一，另一个安装孔内固定测力传感器二，所述的两个测力传感器相隔90°设置，所述的自锁紧接杆的外壁的一段加工有外螺纹，自锁紧接杆与圆柱形载体的第四中心孔螺纹连接，且自锁紧接杆一端设置在第一中心孔内，自锁紧接杆的中部设有轴向通孔，所述的标准杆连接器设置在圆柱形载体外部且与自锁紧接杆另一端相连接。
[0005]本发明的有益效果在于: 1、本发明的矿井围岩多参数耦合测定装置通过两个测力传感器、一个推力传感器、一个压力传感器，可测量该装置上下、前后及径向五个方向应力及瓦斯压力。其中，推力传感器可测量该装置向右方向的推力；位于圆柱形载体的同一横截面上，且二者呈90°设置的两个测力传感器(为双向测力传感器)可测量该装置所在环境位置的上方压力及相反方向的反作用力以及左侧的受力及右侧的反向受力。压力传感器为一个绝压压力传感器，用于测量该环境的瓦斯压力；温度传感器可测量该装置附近的环境温度，为矿井灾害预警提供监测数据支持。
[0006]2、通过标准杆连接器和自锁紧接杆连接，将该装置推入预定位置，具有使用、安装方便的特点。
[0007]3、本测定装置合理的将五个方向应力、瓦斯压力、环境温度测量的传感器集成在一个圆柱体结构件上，且安装简便、测量有效，可以有效减少现场的安装、布线等多个安装环节，提高了工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的矿井围岩多参数耦合测定装置主剖视图；
图2为本发明的工作原理框图。
[0009]推力传感器1、压力传感器2、温度传感器3、测力传感器一 4、自锁紧接杆5、信号导线6、标准杆连接器7、圆柱体结构件8、圆柱形载体9、端盖10、第一中心孔11、第二中心孔12、第三中心孔13、第四中心孔14、第一段圆柱体15、第二段圆柱体16、第三段圆柱体17、放大器18、分站19、本安电源20、总控室21、测力传感器二 22、信号集成箱23。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，矿井围岩多参数耦合测定装置，它包括自锁紧接杆5、标准杆连接器
7、圆柱体结构件8、五个传感器，所述的五个传感器包括四个力传感器和一个温度传感器3，所述的四个力传感器包括一个推力传感器1、一个压力传感器2及两个测力传感器，所述的两个测力传感器分别是测力传感器一 4和测力传感器二 22，所述的圆柱体结构件8包括圆柱形载体9及端盖10 ;所述的圆柱形载体9内沿轴向由圆柱形载体9的一端向另一端依次加工有第一中心孔11、第二中心孔12、第三中心孔13及第四中心孔14，所述的第二中心孔12的孔径小于第三中心孔13的孔径，所述的第三中心孔13的孔径小于第一中心孔11的孔径，所述的第一中心孔11的孔径小于第四中心孔14的孔径；第一中心孔11的孔壁位于端口处加工有一段内螺纹，第四中心孔14为内螺纹孔，所述的端盖10的外侧壁上加工有一段外螺纹，端盖10与第一中心孔11螺纹连接，端盖10的外端面固定有推力传感器1，可以测量轴向的推力，所述的压力传感器2和温度传感器3均设置在第一中心孔11内，且压力传感器2固定在端盖10上，该压力传感器2用于测量该装置附近的瓦斯气体压力变化，温度传感器3固定在第一中心孔11的内壁上，该温度传感器3用于测量该装置附近的环境温度变化，圆柱形载体9的侧壁上位于同一横截面上开设有两个与第二中心孔12相通的安装孔，其中一个安装孔内固定测力传感器一 4，另一个安装孔内固定测力传感器二 22，所述的两个测力传感器相隔90°设置，用于测量该装置上下、左右方向的力，所述的自锁紧接杆5的外壁的一段加工有外螺纹，自锁紧接杆5与圆柱形载体9的第四中心孔14螺纹连接，且自锁紧接杆5 —端设置在第一中心孔11内，自锁紧接杆5的中部设有轴向通孔，用于穿入与传感器相连的信号导线6 ;所述的标准杆连接器7设置在圆柱形载体9外部且与自锁紧接杆5另一端相连接。
[0011]优选的是:所述的圆柱体结构件8的外圆周面直径为50mm，圆柱体结构件8的长度为500mm。
[0012]优选的是:所述的端盖10由制成一体的三段圆柱体构成，所述的三段圆柱体分别是第一段圆柱体15、第二段圆柱体16及第三段圆柱体17，所述的第一段圆柱体15、第二段圆柱体16及第三段圆柱体17的外径依次递增，第二段圆柱体16的外侧壁上加工有所述的外螺纹，第二段圆柱体16与所述的圆柱形载体9的第一中心孔11螺纹连接，第三段圆柱体17的外圆周面直径与圆柱形载体9的外圆周面直径相等，第一段圆柱体15的外端面沿轴向加工有一盲孔，所述的压力传感器2安装在所述的第一段圆柱体15的盲孔内。
[0013]进一步的是:如图2所示，所述的五个传感器的信号输出端分别与各自的五个放大器18信号输入端相连，且五个放大器18均设置在信号集成箱23内，五个传感器18输出的微信号经各自放大器18放大成标准的模拟量信号后，经各自放大器18的信号输出端输出给分站19的信号输入端，分站19再将信号通过信号输出端输出给总控室21。
[0014]所述的信号集成箱23内设置有本安电源20，作为五个传感器的电力来源。 本发明所采用的推力传感器、压力传感器、温度传感器、测力传感器及放大器均为外购件。压力传感器、温度传感器、测力传感器、推力传感器和放大器可以采用北京威斯特中航科技有限公司生产的产品，型号分别为压力传感器=CYB-1OS ;温度传感器:WZ-PT100 ;测力传感器:CYB-605ST ;推力传感器:CYB-12SA ;放大器:CYB_6_S。
[0015]本发明可准确测定动力灾害发生时围岩各个方向的应力、瓦斯压力和温度指标参数。
【权利要求】
1.一种矿井围岩多参数耦合测定装置，其特征是:它包括自锁紧接杆(5)、标准杆连接器(7)、圆柱体结构件(8)、五个传感器，所述的五个传感器包括四个力传感器和一个温度传感器(3)，所述的四个力传感器包括一个推力传感器(I)、一个压力传感器(2)及两个测力传感器，所述的两个测力传感器分别是测力传感器一(4)和测力传感器二(22)，所述的圆柱体结构件(8)包括圆柱形载体(9)及端盖(10);所述的圆柱形载体(9)内沿轴向由圆柱形载体(9)的一端向另一端依次加工有第一中心孔(11)、第二中心孔(12)、第三中心孔(13)及第四中心孔(14)，所述的第二中心孔(12)的孔径小于第三中心孔(13)的孔径，所述的第三中心孔(13)的孔径小于第一中心孔(11)的孔径，所述的第一中心孔(11)的孔径小于第四中心孔(14)的孔径；第一中心孔(11)的孔壁位于端口处加工有一段内螺纹，第四中心孔(14)为内螺纹孔，所述的端盖(10)的外侧壁上加工有一段外螺纹，端盖(10)与第一中心孔(11)螺纹连接，端盖(10)的外端面固定有推力传感器(1)，所述的压力传感器(2)和温度传感器(3)均设置在第一中心孔(11)内，且压力传感器(2)固定在端盖(10)上，温度传感器(3)固定在第一中心孔(11)的内壁上，圆柱形载体(9)的侧壁上位于同一横截面上开设有两个与第二中心孔(12)相通的安装孔，其中一个安装孔内固定测力传感器一(4)，另一个安装孔内固定测力传感器二(22)，所述的两个测力传感器相隔90°设置，所述的自锁紧接杆(5)的外壁的一段加工有外螺纹，自锁紧接杆(5)与圆柱形载体(9)的第四中心孔(14)螺纹连接，且自锁紧接杆(5)—端设置在第一中心孔(11)内，自锁紧接杆(5)的中部设有轴向通孔，所述的标准杆连接器(7)设置在圆柱形载体(9)外部且与自锁紧接杆(5)另一端相连接。
2.根据权利要求1所述的矿井围岩多参数耦合测定装置，其特征是:所述的圆柱体结构件(8)的外圆周面直径为50mm,圆柱体结构件(8)的长度为500mm。
3.根据权利要求1所述的矿井围岩多参数耦合测定装置，其特征是:所述的端盖(10)由制成一体的三段圆柱体构成，所述的三段圆柱体分别是第一段圆柱体(15)、第二段圆柱体(16)及第三段圆柱体(17)，所述的第一段圆柱体(15)、第二段圆柱体(16)及第三段圆柱体(17)的外径依次递增，第二段圆柱体(16)的外侧壁上加工有所述的外螺纹，第二段圆柱体(16)与所述的圆柱形载体(9)的第一中心孔(11)螺纹连接，第三段圆柱体(17)的外圆周面直径与圆柱形载体(9)的外圆周面直径相等，第一段圆柱体(15)的外端面沿轴向加工有一盲孔，所述的压力传感器(2)安装在所述的第一段圆柱体(15)的盲孔内。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的矿井围岩多参数耦合测定装置，其特征是:所述的五个传感器的信号输出端分别与各自的五个放大器(18)信号输入端相连,且五个放大器(18)均设置在信号集成箱(23)内，五个传感器(18)输出的微信号经各自放大器(18)放大成标准的模拟量信号后，经各自放大器(18)的信号输出端输出给分站(19)的信号输入端，分站(19)再将信号通过信号输出端输出给总控室(21 )。
5.根据权利要求4所述的矿井围岩多参数耦合测定装置，其特征是:所述的信号集成箱(23)内设置有本安电源(20),作为五个传感器的电力来源。
【文档编号】E21B47/00GK104180853SQ201410439842
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】刘永立, 秦涛, 董长吉, 刘振文, 杨庆江 申请人:黑龙江科技大学, 刘永立, 秦涛, 董长吉