一种柔性注液探测单元的制作方法

本发明涉及柔性感压设备技术领域，尤其涉及一种柔性注液探测单元。

背景技术：

围岩应力的动态变化是引发各类地质灾害的原因，目前对围岩应力变化的监测设备主要为钻孔应力计等刚性设备，其缺点为：1.无法与钻孔壁充分贴合，因而无法灵敏的感知围岩应力的变化；2.只能监测固定方向的围岩应力变化，由于围岩应力位三维应力，因此刚性设备无法充分反映围岩应力的变化情况。因此现有设备无法准确及时全面的反映围岩应力变化情况，导致对围岩规律掌握不够准确，为地质灾害的发生留下隐患。摸清支承压力变化的规律对于煤矿安全生产具有重要的意义，了解超前支承压力影响的范围以及压力高峰的位置，对于确定超前支护的各方面参数起到借鉴作用。同时，根据巷道实体煤侧支承压力的变化，选择下一工作面合理的送巷时间和送巷位置都很重要。

技术实现要素：

本发明的第一目的主要是解决现有技术中所存在的灵敏度低、不能监测多向应力变化的技术问题，从而提供一种柔性注液探测单元，该柔性注液探测单元能够与钻孔壁充分贴合，所以能够灵敏感知围岩应力变化，同时能够检测到应力位三维应力。

本发明的第二目的是为了提供一种上述柔性注液探测单元的探测方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种柔性注液探测单元，用于感应围岩应力变化,包括以下部件：

至少一个柔性感压装置，为筒型结构，用于装入围岩中的钻孔中，感应装入注入乳化液以后感应围岩中的压力；

注液装置，用于向柔性感压装置中注入乳化液；

输送装置，用于将乳化液从注液装置输送至柔性感压装置中；

测压装置，用于显示输送装置或柔性感压装置中乳化液的压力；

所述注液装置与输送装置连接，所述输送装置还与柔性感压装置可拆卸连通，所述测压装置与输送装置或柔性感压装置连通。

进一步地，所述柔性感压装置包括管体、密封层、橡胶层、接头，所述密封层设置在所述管体外层，所述橡胶层设置在所述密封层外部，所述接头安装在所述管体一端，所述管体另一端封闭。

进一步地，所述橡胶层由高分子材料橡胶与钢丝压合编制而成。

进一步地，所述接头中部设置有注液孔，所述接头侧面设置有排气孔，所述注液孔和排气孔均与管体的内腔连通。

进一步地，所述注液装置包括泵、流量计、注液枪，所述泵、注液枪、流量计、输送装置依次连接，所述输送装置为橡胶管。

进一步地，所述测压装置包括压力表和三通阀，所述三通阀安装在所述橡胶管上，且所述压力表还与所述三通阀连通。

为了实现本发明的第二目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种上述柔性注液探测单元的探测方法，包括以下步骤：

S1、在围岩上钻至少一组钻孔；

S2、向每个柔性感压装置中注入一定量的乳化液排净空气；

S3、橡胶管与柔性感压装置连接，然后在每个钻孔底部装入一个柔性感压装置；

S4、用泵依次向每个柔性感压装置中进行第一次注液，注液至第一预设压力以后，直至压力稳定和流量计不发生变化，再向下一个柔性感压装置中注液；

S5、用泵依次向柔性感压装置中进行第二次注液，直至压力达到第二预设压力；

S6、在规定时间内记录每个柔性感压装置中的压力数值，分析支撑压力变化的趋势和压力高峰的位置。

进一步地，所述步骤S1中，钻孔需要距离巷道底部0.5m，垂直煤壁，平行于煤层钻孔，钻孔的直径要大于48mm。

进一步地，所述步骤S4中，第一预设压力为1.5MPa-2.0Mpa，步骤S5中第二预设压力为5MPa。

在探测围岩应力时，一般是在围岩上开设多个钻孔，每个钻孔中均安装柔性感压装置，检测围岩上不同位置处的应力。本专利通过设置筒型结构的柔性感压装置，该感压装置可以安装在围岩的钻孔中，然后装入有预定压力的乳化液以后，柔性感压装置可以与钻孔内壁贴合，钻孔内壁受到任何方向的应力均会传导至柔性感压装置表面，通过测压装置检测柔性感压装置中乳化液的压力就可以识别出围岩钻孔中受到的应力。注液装置和输送装置均是为了向柔性感压装置中注入乳化液。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该柔性注液探测单元能够与钻孔壁充分贴合，所以能够灵敏感知围岩应力变化，同时能够检测到应力位三维应力，方便分析支承压力变化的趋势和压力高峰的位置，为煤矿的安全生产服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的柔性注液探测单元的结构示意图；

图2是本发明中柔性感压装置的结构示意图；

图3是本发明的柔性注液探测单元探测方法的方法原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供的一种柔性注液探测单元，用于感应围岩应力变化,包括以下部件：

至少一个柔性感压装置1，为筒型结构，用于装入围岩中的钻孔中，感应装入注入乳化液以后感应围岩中的压力；多个柔性感应装置1可以检测围岩上不同位置钻孔中的应力。

注液装置2，用于向柔性感压装置中注入乳化液；

输送装置3，用于将乳化液从注液装置输送至柔性感压装置中；连接各个装置。

测压装置4，用于显示输送装置或柔性感压装置中乳化液的压力；

所述注液装置2与输送装置3连接，所述输送装置3还与柔性感压装置1可拆卸连通，所述测压装置4与输送装置3或柔性感压装置1连通。

在探测围岩应力时，一般是在围岩5上开设多个钻孔6，每个钻孔6中均安装柔性感压装置1，检测围岩5上不同位置处的应力。通过设置筒型结构的柔性感压装置1，该感压装置可以安装在围岩5的钻孔6中，然后装入有预定压力的乳化液以后，柔性感压装置1可以与钻6孔内壁贴合，钻孔6内壁受到任何方向的应力均会传导至柔性感压装置1表面，通过测压装置4检测柔性感压装置1中乳化液的压力就可以识别出围岩钻孔6中受到的应力。注液装置2和输送装置3均是为了向柔性感压装置中注入乳化液。并且输送装置3与柔性感压装置1可拆卸的连接，在进行探测时，只需配置一套注液装置2可以对多个柔性感压装置1进行注液。所以，该柔性注液探测单元能够与钻孔壁充分贴合，所以能够灵敏感知围岩应力变化，同时能够检测到应力位三维应力，方便分析支承压力变化的趋势和压力高峰的位置，为煤矿的安全生产服务。

参阅图2所示，所述柔性感压装置1包括管体11、密封层12、橡胶层13、接头14，所述密封层12设置在所述管体外层11，所述橡胶层13设置在所述密封层12外部，所述接头14安装在所述管体11一端，所述管体11另一端封闭。优选的，管体1可以使用无缝钢管，无缝钢管表面覆盖一层密封橡胶材料构成中空结构,即钢管和橡胶层之间构成的中空结构，该密封橡胶材料作为密封层12，其中中空结构用于填充柔性高分子材料，而橡胶层13由高分子材料橡胶与钢丝压合编制而成，该管体11两端可以用卡箍卡紧。管体11中注入具有压力的乳化液时，橡胶层13与钻孔6内壁表面紧密接触，当钻孔6中具有应力时，应力传递至橡胶层13表面，引起管体11中的压力变化。为了防止注液时柔性感压装置1中留有气泡，所述接头14中部设置有注液孔141，所述接头14侧面设置有排气孔142，所述注液孔141和排气孔142均与管体11的内腔连通。注液时，气体会送排气孔142中回流。

具体的，所述注液装置2包括泵21、流量计22、注液枪23，所述泵21、注液枪23、流量计22、输送装置3依次连接，所述输送装置3为橡胶管。该注液装置2中也可以包含一个压力表，用于查看注液枪23输出的乳化液压力。

所述测压装置4包括压力表41和三通阀42，所述三通阀42安装在所述橡胶管上，且所述压力表41还与所述三通阀42连通。三通阀42通过密封圈与橡胶管或压力表41连接，防止漏液。在三通阀42进液口的一侧设置有单向阀，用于防止乳化液回流。

为了实现本发明的第二目的，本发明所采用的技术方案如下：

参阅图3所示，一种上述柔性注液探测单元的探测方法，包括以下步骤：

S1、在围岩上钻至少一组钻孔；该钻孔一般是垂直煤壁，平行于煤层施工的一组钻孔。

S2、向每个柔性感压装置中注入一定量的乳化液排净空气；该乳化液一般加入500ml即可，不过根据柔性感压装置的大小可以调整乳化液的量。

S3、橡胶管与柔性感压装置连接，然后在每个钻孔底部装入一个柔性感压装置；可以通过锚索将柔性感压装置捅至钻孔6的底部。

S4、用泵依次向每个柔性感压装置中进行第一次注液，注液至第一预设压力以后，直至压力稳定和流量计不发生变化，再向下一个柔性感压装置中注液；其中测压装置4可以通过软管连接在柔性感压装置上，随时查看与读取柔性感压装置1上的压力，而注液装置2上可以另外再安装一个压力表。

S5、用泵依次向柔性感压装置中进行第二次注液，直至压力达到第二预设压力；第一预设压力小于第二预设压力，通过多次对柔性感压装置进行加压，最后测出的压力准确性高，并且压力相对稳定。

S6、在规定时间内记录每个柔性感压装置中的压力数值，分析支撑压力变化的趋势和压力高峰的位置。

在本实施例中，所述步骤S1中，钻孔需要距离巷道底部0.5m，垂直煤壁，平行于煤层钻孔，钻孔的直径要大于48mm，钻孔6的深部需要根据实际情况来确定，一般是深度为5m,8m,11m,14m,17m。优选的，所述步骤S4中，第一预设压力为1.5MPa-2.0Mpa，步骤S5中第二预设压力为5MPa。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。