一种用于应力传感器的多功能可视化安装杆的制作方法

1.本实用新型涉及一种多功能可视化安装杆，尤其适用于煤矿井下钻孔应力传感器的安设，属于地应力监测技术领域。


背景技术：

2.地应力的大小与方向决定着矿山巷道围岩的稳定与否，进而影响着采掘工作面的顶板冒落、冲击地压等灾害事故的发生。因此，煤岩体应力大小、方向及分布特征是煤矿开拓与巷道支护设计、冲击地压以及煤与瓦斯突出等动力灾害预防的关键参数，准确获取开采范围内的地应力的大小和方向，是进行合理的采区开拓布局、巷道布置与支护设计、避免煤岩动力灾害发生的基础工作，对保证煤矿安全生产至关重要。
3.目前，煤矿井下采用的地应力测量方法主要为应力解除法和三向应力监测法，这两种方法都需要在煤岩中施工钻孔，然后利用安装杆分别在钻孔中定位安设空心包体或应力传感器。由于钻孔长度较长，钻孔易出现弯曲变形、孔壁掉渣，包体和传感器易发生偏转、滑移等意外情况，并且钻孔内部情况不能及时探知，因此空心包体和应力传感器往往难以准确定位安装，这也间接导致地应力大小及方向等参数难以精准获得。
4.针对以上问题，发明一种能够实现孔内可视化、定位准确、使用便捷的多功能安装杆，对于提高孔内仪器安装的成功率、测量准确度具有重要意义。


技术实现要素：

5.针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，易于操作，能实现钻孔内应力传感器的可视化安装、精确定位和误差修正，提高孔内安装的成功率和测量准确度的应力传感器的多功能可视化安装杆。
6.为实现上述技术目的，本实用新型的应力传感器的多功能可视化安装杆，其特征在于：它包括杆体部分、装置筒和应力传感器，所述装置筒设置在杆体部分的前端，杆体部分的尾端设有定向标志，其中装置筒的尾部与杆体部分前端链接，装置筒的头部通过快速连接器与应力传感器连接，其中装置筒内设有测斜仪和无线发射器，测斜仪的检测数据通过无线发射器发出。
7.所述的杆体部分包括首节杆体、中间杆体和末节杆体，首节杆体、中间杆体和末节杆体之间通过定位螺栓固定，使各节杆体固定于同一方位轴线上，定向标志设置在末节杆体的尾部，其中中间杆体根据需要设有多根首尾相连。
8.所述的快速连接器包括水平设置的v”字型凸嵌和“v”字型凹槽，其中v”字型凸嵌设置在装置筒的前端，“v”字型凹槽设置在应力传感器的尾端，两者尺寸匹配。
9.所述杆体部分的尾端设有定向标志用以标示v”字型凸嵌的角度，当定向标志位于12点处时，v”字型凸嵌正好水平设置；通过杆体部分将装置筒送入钻孔过程中利用定向标志确保推送过程中始终沿某一固定方向，从而实现定向安装。
10.所述装置筒顶部在v”字型凸嵌的一侧设有带led照明灯的高清摄像头，带led照明
灯的高清摄像头内设有无线发射芯片，并能够将采集到的钻孔内数据通过无线发射器发送到钻孔外的主机显示。
11.所述应力传感器前端设有x向应力弹片，侧壁水平方向设有y向应力弹片，侧壁顶端设有z向应力弹片。
12.有益效果：
13.通过杆体尾端设置的定向标志确保“v”字型凸嵌状与“v”字型凹槽状的应力传感器在装入钻孔过程中角度不变，通过定位螺栓将首节杆体、中间杆体和末节杆体依次连接，使其固定于同一方位轴线上且不发生偏转，应力传感器按预定方向推送至钻孔底部，在此过程中根据定向标志修正安装方向。使杆体与应力传感器分离时轻松脱落且确保传感器不发生偏转，保证应力传感器始终处于正确方位。整个安装过程简单易操作，配合带led照明灯的高清摄像头从而解决应力传感器在装入钻孔过程中的的定向问题。
14.装置筒下方安设的测斜仪可以随着安装杆的推送，记录钻孔的角度、偏斜等轨迹情况，并通过无线wifi将观测数据传输到屏幕终端。通过分析钻孔的轨迹数据，对应力的测量结果进行误差修正，保证应力测量的精确度，也可用于矫正和优化后续钻孔的参数设计与施工，以不断提高应力传感器的安装成功率和应力测量准确度。
附图说明
15.图1是本实用新型应力传感器的多功能可视化安装杆的结构示意图。
16.图2是本实用新型应的装置筒的侧视图。
17.图3是本实用新型应尾端安装有“v”字型凹槽的应力传感器示意图。
18.附图标记说明：1
‑
装置筒；2
‑
首节杆体；3
‑
中间杆体；4
‑
末节杆体；5
‑
定位螺栓；6
‑
带led照明灯的高清摄像头；7
‑
测斜仪；8
‑
定向标志；9
‑“
v”字型凸嵌；10
‑“
v”字型凹槽；11
‑
应力传感器；12
‑
x向应力弹片；13
‑
y向应力弹片；14
‑
z向应力弹片；15
‑
无线发射器；16
‑
防爆电脑。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步说明：
20.如图1和图3所示，本实用新型的应力传感器的多功能可视化安装杆，包括杆体部分、装置筒1和应力传感器11，应力传感器11前端设有x向应力弹片12，侧壁水平方向设有y向应力弹片13，侧壁顶端设有z向应力弹片14。
21.所述装置筒1设置在杆体部分的前端，杆体部分的尾端设有定向标志8，其中装置筒1的尾部与杆体部分前端链接，装置筒1的头部通过快速连接器与应力传感器11连接，快速连接器包括水平设置的v”字型凸嵌9和“v”字型凹槽10，其中v”字型凸嵌9设置在装置筒1的前端，“v”字型凹槽10设置在应力传感器11的尾端，两者结构相匹配，杆体部分的尾端设有定向标志8用以标示v”字型凸嵌9的角度，当定向标志8位于12点处时，v”字型凸嵌9正好水平设置；通过杆体部分将装置筒1送入钻孔过程中利用定向标志8确保推送过程中始终沿某一固定方向，从而实现定向安装。其中装置筒1内设有测斜仪7和无线发射器15，测斜仪7的检测数据通过无线发射器15发出。
22.如图2所示，装置筒1顶部在“v”字型凸嵌9的一侧设有带led照明灯的高清摄像头
6，带led照明灯的高清摄像头6内设有无线发射芯片，并能够将采集到的钻孔内数据通过无线发射器15发送到钻孔外的防爆电脑16实时显示应力传感器11的方位。
23.其中杆体部分包括首节杆体2、中间杆体3和末节杆体4，首节杆体2、中间杆体3和末节杆体4之间设有定位螺栓5固定，使各节杆体固定于同一方位轴线上，定向标志8设置在末节杆体4的尾部，其中中间杆体3根据需要设有多根首尾相连。
24.工作时，在进行三向地应力测量工作前，先在地面将装置筒1焊接在首节杆体2前端，并将带led照明灯的高清摄像头6、测斜仪7和无线发射器15安设在装置筒1上，定向标志8按照设计方位安设在末节杆体4尾端。
25.在井下应力测量地点，利用钻机施工钻孔，钻孔角度及深度严格按照设计参数，并排空孔内煤粉或岩渣。
26.将装置筒1前端“v”字型凸嵌9与应力传感器11尾端的“v”字型凹槽10耦合搭接，通过首节杆体2推送应力传感器11至钻孔内；然后用定位螺栓5将中间杆体3与首节杆体2连接，并通过中间杆体3推送应力传感器11至钻孔深处；根据钻孔长度使用若干节中间杆体3，用定位螺栓5将中间杆体3依次连接；最后用定位螺栓5将末节杆体4与中间杆体3连接，通过末节杆体4推送应力传感器11至钻孔底部。
27.在应力传感器11的推送过程中，利用高清摄像头6、测斜仪7及定向标志8调整应力传感器11的方向和位置。led照明灯使高清摄像头6在漆黑的钻孔环境中，也能有较好的视野，高清摄像头6在安装过程中将钻孔内情况通过无线发射器15实时传输到防爆电脑16，测斜仪7将钻孔的角度、平整度及轨迹等数据通过无线发射器15实时传输到防爆电脑16，根据高清摄像头6和测斜仪7的实时数据及定向标志8的位置，及时调整应力传感器11的安装方向，直至将应力传感器11推送至钻孔底部，使安装过程实现可视化，提高应力传感器11的安装成功率和准确度。
28.应力传感器11安装成功后，将杆体沿钻孔依次缓慢抽出，“v”字型凸嵌9与“v”字型凹槽10自动分离，并保证应力传感器11不偏转且处于静止状态。杆体退出钻孔后逐段拆卸定位螺栓5，依次回收末节杆体4、中间杆体3、首节杆体2和装置筒1，以便重复使用安装杆。
29.分析应力传感器11安装过程中高清摄像头6和测斜仪7的传输数据，据此对该测点的应力测量结果进行误差修正，并优化后续测点的钻孔参数设计、传感器的安装等工作。