一种矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置的制作方法

本发明涉及煤矿钻孔应力测量，具体为一种矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置。

背景技术：

1、物体由于受力、湿度、温度场变化等原因而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的内力称为应力，同截面垂直的称为正应力或法向应力，同截面相切的称为剪应力或切应力，在煤矿的开采中，钻孔应力监测是测量因采动引起的煤层或岩层的应力变化，是研究采场动压作用规律的重要手段之一，可用于采场冲击压初期预测和趋势分析及隔水层应力变化所带来的水害预测；

2、现有技术中，公开号为：cn108507708b的专利，公开了一种煤岩钻孔应力测量装置及其测量方法，包括外壳，外壳的顶部设置有防水电缆卡头，底部设置有前堵头，外壳的圆周上均匀突出设置有加强台，加强台上设置有孔，外壳内设置有平衡梁传感器，平衡梁传感器上连接有测力件，测力件通过加强台上的孔伸出于外壳，的加强台上设置有弹性体，弹性体与测力件连接，在使用时，将测量装置放置于不同规格的钻孔内，当钻孔应力变化时，弹性体受到挤压或者拉伸，其力经过弹性体和测力件传递到平衡梁传感器上，三个平衡梁传感器测出的力发生变化，经过计算得出其主应力大小的变化，再通过磁传感器测出主应力的方向；

3、上述技术中通过弹性体将测量装置固定在钻孔内，当钻孔内应力发生变化时，测量装置表面的弹性体会同时进行等量的弹性形变，测量装置的位置发生改变，导致传递到测力件上的应力被分散，难以准确的计算出应力的值，且弹性体与钻孔内壁的接触点较宽，难以对钻孔内的多个点位进行测量，实用性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，以解决上述背景技术提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，包括：

4、壳体，壳体的表面固定设置有安装板，安装板的表面开设有升降槽和移动槽，移动槽的内部滑动设置有移动块，安装板的表面设置有升降杆和弧形滑块；

5、控制板，控制板转动设置于安装板的表面，控制板的表面开设有导向槽和弧形滑槽，控制板通过弧形滑槽滑动套设于弧形滑块的表面，控制板的表面开设有螺杆插孔，螺杆插孔的内部插接有螺柱；

6、抵持块，抵持块设置于安装板的一侧，抵持块的一端固定连接有导向柱，导向柱滑动设置于升降槽的内部，抵持块的表面固定设置有咬齿，抵持块远离导向柱的一端固定连接有延伸托杆，延伸托杆的上方设置有光纤光栅传感器。

7、优选地，所述壳体的一端安装有护盖安装座，壳体的表面固定设置有电缆接头，壳体的表面通过电缆接头转动连接有护盖，壳体的表面开设有穿线孔。

8、优选地，所述护盖呈“l”形板状结构，护盖设置有多组，每两组护盖对称设置，护盖靠近壳体的一端固定连接有护盖底板，护盖底板设置为可与壳体的表面贴合的弧形板，护盖底板设置于对称的两组护盖相对的一侧，护盖远离护盖底板的一侧固定连接有支撑杆，护盖的两端固定设置有护盖转轴，护盖转轴转动插接于电缆接头的内部，且护盖转轴与电缆接头之间设置有扭力弹簧，在扭力弹簧的作用下，护盖的初始位置为为打开状态，即支撑杆抵持在壳体的表面。

9、优选地，所述安装板设置有壳体靠近护盖安装座的一端，安装板的表面固定设置有升降杆安装座，升降杆安装座对称设置于升降槽的两端，升降槽设置有多组，多组升降槽呈环形阵列分布，升降杆固定设置于升降槽两端的升降杆安装座之间。

10、优选地，所述移动槽的内壁固定设置有移动卡条，移动块的表面开设有移动卡槽，移动块通过移动卡槽滑动设置于移动卡条的表面，移动块靠近升降杆安装座的一侧开设有螺纹孔。

11、优选地，所述控制板设置于安装板靠近护盖安装座的一侧，控制板设置于安装板与升降杆之间，控制板嵌入在升降槽两端的升降杆安装座之间，控制板远离安装板的一侧设置有旋拧柱，旋拧柱与螺柱固定连接，螺柱螺接于螺纹孔的内部。

12、优选地，所述导向槽设置有多组，多组导向槽与多组升降槽相互对应，导向槽呈一端靠近壳体另一端远离壳体的倾斜状态设置。

13、优选地，所述抵持块通过导向柱固定连接有升降滑套，升降滑套滑动套设于升降杆的表面，咬齿设置于抵持块远离壳体的一侧，咬齿远离抵持块的一端向靠近安装板的方向倾斜。

14、优选地，所述延伸托杆的表面固定设置有传感器基座，传感器基座至少设置有一组，延伸托杆的两侧对称设置有护盖压板，护盖压板与延伸托杆固定连接。

15、优选地，所述光纤光栅传感器固定安装于传感器基座的表面，光纤光栅传感器的传输导线穿过穿线孔与护盖安装座连接，光纤光栅传感器的上方可升降设置有测力杆，测力杆的表面固定安装有抵持压板，抵持压板与传感器基座之间设置有顶持弹簧，测力杆远离光纤光栅传感器的一端固定设置有触头。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1.本发明通过在壳体的外侧呈环形阵列设置多组抵持块，在将壳体插入钻孔后，通过控制控制板转动，使咬齿咬合在钻孔的侧壁上，从而将壳体固定在钻孔的中部，且将控制板的位置固定后，咬齿对钻孔的侧壁呈刚性抵持，避免了在测量的过程中，壳体的位置发生改变，保证了测量值的准确性。

18、2.本发明通过将光纤光栅传感器设置于抵持块延伸出的延伸托杆的表面，由于将壳体固定后抵持块的位置为刚性设置，当一组光纤光栅传感器进行应力测试时，不会对其余的光纤光栅传感器造成影响，从而避免了测量时因应力分散而导致测量误差的问题，且通过在不同位置设置多组光纤光栅传感器，可对同时钻孔内进行多点位测量，同时可根据不同组别的光纤光栅传感器的变化直观的判断出应力的方向以及应力的点位。

技术特征：

1.一种矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述壳体(1)的一端安装有护盖安装座(11)，所述壳体(1)的表面固定设置有电缆接头(12)，所述壳体(1)的表面通过所述电缆接头(12)转动连接有护盖(7)，所述壳体(1)的表面开设有穿线孔(13)。

3.根据权利要求2所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述护盖(7)呈“l”形板状结构，所述护盖(7)设置有多组，每两组所述护盖(7)对称设置，所述护盖(7)靠近所述壳体(1)的一端固定连接有护盖底板(71)，所述护盖底板(71)设置为可与所述壳体(1)的表面贴合的弧形板，所述护盖底板(71)设置于对称的两组所述护盖(7)相对的一侧，所述护盖(7)远离所述护盖底板(71)的一侧固定连接有支撑杆(73)，所述护盖(7)的两端固定设置有护盖转轴(72)，所述护盖转轴(72)转动插接于所述电缆接头(12)的内部，且所述护盖转轴(72)与所述电缆接头(12)之间设置有扭力弹簧，在所述扭力弹簧的作用下，所述护盖(7)的初始位置为为打开状态，即所述支撑杆(73)抵持在所述壳体(1)的表面。

4.根据权利要求3所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述安装板(2)设置有所述壳体(1)靠近所述护盖安装座(11)的一端，所述安装板(2)的表面固定设置有升降杆安装座(22)，所述升降杆安装座(22)对称设置于所述升降槽(21)的两端，所述升降槽(21)设置有多组，多组所述升降槽(21)呈环形阵列分布，所述升降杆(23)固定设置于所述升降槽(21)两端的所述升降杆安装座(22)之间。

5.根据权利要求4所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述移动槽(25)的内壁固定设置有移动卡条(26)，所述移动块(27)的表面开设有移动卡槽(28)，所述移动块(27)通过所述移动卡槽(28)滑动设置于所述移动卡条(26)的表面，所述移动块(27)靠近所述升降杆安装座(22)的一侧开设有螺纹孔(29)。

6.根据权利要求5所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述控制板(3)设置于所述安装板(2)靠近所述护盖安装座(11)的一侧，所述控制板(3)设置于所述安装板(2)与所述升降杆(23)之间，所述控制板(3)嵌入在所述升降槽(21)两端的所述升降杆安装座(22)之间，所述控制板(3)远离所述安装板(2)的一侧设置有旋拧柱(34)，所述旋拧柱(34)与所述螺柱(35)固定连接，所述螺柱(35)螺接于所述螺纹孔(29)的内部。

7.根据权利要求6所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述导向槽(32)设置有多组，多组所述导向槽(32)与多组所述升降槽(21)相互对应，所述导向槽(32)呈一端靠近所述壳体(1)另一端远离所述壳体(1)的倾斜状态设置。

8.根据权利要求7所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述抵持块(4)通过所述导向柱(41)固定连接有升降滑套(42)，所述升降滑套(42)滑动套设于所述升降杆(23)的表面，所述咬齿(43)设置于所述抵持块(4)远离所述壳体(1)的一侧，所述咬齿(43)远离所述抵持块(4)的一端向靠近所述安装板(2)的方向倾斜。

9.根据权利要求8所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述延伸托杆(5)的表面固定设置有传感器基座(51)，所述传感器基座(51)至少设置有一组，所述延伸托杆(5)的两侧对称设置有护盖压板(52)，所述护盖压板(52)与所述延伸托杆(5)固定连接。

10.根据权利要求9所述的矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器(6)固定安装于所述传感器基座(51)的表面，所述光纤光栅传感器(6)的传输导线穿过所述穿线孔(13)与所述护盖安装座(11)连接，所述光纤光栅传感器(6)的上方可升降设置有测力杆(61)，所述测力杆(61)的表面固定安装有抵持压板(62)，所述抵持压板(62)与所述传感器基座(51)之间设置有顶持弹簧(64)，所述测力杆(61)远离所述光纤光栅传感器(6)的一端固定设置有触头(63)。

技术总结本发明涉及煤矿钻孔应力测量技术领域，具体为一种矿用单孔多测点光纤光栅传感式钻孔应力测量装置，包括：壳体的表面固定设置有安装板，安装板的表面开设有升降槽和移动槽；控制板转动设置于安装板的表面，控制板的表面开设有导向槽和弧形滑槽，控制板通过弧形滑槽滑动套设于弧形滑块的表面；抵持块设置于安装板的一侧，抵持块的一端固定连接有导向柱；通过在壳体的外侧呈环形阵列设置多组抵持块，在将壳体插入钻孔后，通过控制控制板转动，使咬齿咬合在钻孔的侧壁上，从而将壳体固定在钻孔的中部，且将控制板的位置固定后，咬齿对钻孔的侧壁呈刚性抵持，避免了在测量的过程中，壳体的位置发生改变，保证了测量值的准确性。技术研发人员：冯永杰,孟刚,冯远刚,蒋昊良,徐家森,孟阳受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11