[发明专利]煤矿地下开采巷道围岩应力测试、裂隙窥视装置、系统及方法

权利要求书

1.煤矿地下开采巷道围岩应力测试、裂隙窥视装置，其特征在于，包括圆柱体载体(1)、地应力传感器(2)、裂隙窥视探头(3)、应力数据采集仪(4)、图像采集器(5)、数据传输线路(6)、金属管(7)、正方形孔(8)、钢板(9)、圆形孔(10)和聚氨酯层(11)；

所述圆柱体载体(1)左侧开口右侧封闭，左侧开口处用聚氨酯层(11)封口，内部为空心结构，所述圆柱体载体(1)的外壳中部开有正方形孔(8)和圆形孔(10)，所述地应力传感器(2)与钢板(9)焊接连接置于探测方向，钢板(9)位于正方形孔(8)内，钢板(9)超出圆柱体载体(1)外壳，裂隙窥视探头(3)位于圆形孔(10)内，裂隙窥视探头(3)向圆柱载体(1)内凹，所述地应力传感器(2)和裂隙窥视探头(3)的底部分别固定在金属管(7)上，探测方向朝向圆柱体载体(1)的外壳的各传感器所对应的孔的方向，金属管(7)固定在圆柱体载体(1)内，金属管(7)固定在圆柱体载体(1)中轴线方向，右侧一端嵌入所述圆柱体载体(1)的右侧壁内，不贯穿右侧壁，所述应力数据采集仪(4)通过布置在金属管(7)内的数据传输线路(6)与地应力传感器(2)连接，所述图像采集器(5)通过布置在金属管(7)内的另一根数据传输线路(6)与裂隙窥视探头(3)连接。

2.煤矿地下开采巷道围岩应力测试、裂隙窥视系统，其特征在于，包括地应力传感器(2)、应力数据采集仪(4)、裂隙窥视探头(3)、图像采集器(5)、主控制单元(22)、电源(20)；所述主控制单元(22)包括A/D转换电路(12)、CPU处理器(13)、程序存储器(14)、显示器(15)、数据存储器(16)、RS232通讯电路(17)、操作键盘(18)和信号输出接口(19)；

所述地应力传感器(2)的输出端与应力数据采集仪(4)的输入端连接，所述裂隙窥视探头(3)的输出端与所述图像采集器(5)的输入端连接，所述应力数据采集仪(4)与图像采集器(5)的输出端分别与A/D转换电路(12)的输入端连接，所述A/D转换电路(12)的输出端与CPU处理器(13)的输入端连接，所述程序存储器(14)的输出端与CPU处理器(13)的输入端连接，所述CPU处理器(13)的输出端分别与显示器(15)、数据存储器(16)、RS232通讯电路(17)、操作键盘(18)和信号输出接口(19)连接，所述电源(20)与系统中所有模块连接；

所述地应力传感器(2)，用于采集地应力信息；

所述裂隙窥视探头(3)，用于采集裂隙信息；

所述应力数据采集仪(4)，用于收集处理传输地应力信息给主控制单元；

所述图像采集器(5)，用于收集处理传输裂隙信息给主控制单元；

所述A/D转换电路(12)，用于将模拟信号转换成数字信号；

所述CPU处理器(13)，用于处理系统中的信息；

所述程序存储器(14)，用于存储系统运行所需的程序；

所述显示器(15)，用于显示处理后的数据、波形；

所述数据存储器(16)，用于存储系统工作产生的数据；

所述RS232通讯电路(17)，用于与外部设备通讯；

所述操作键盘(18)，用于控制系统中的软件执行功能；

所述信号输出接口(19)，用于与外部信息通讯；

所述电源(20)，用于对系统中所有模块供电。

3.根据权利要求2所述的煤矿地下开采巷道围岩应力测试、裂隙窥视系统，其特征在于，还包括分站(21)，所述分站(21)与信号输出接口(19)连接，用于远程显示数据。

4.煤矿地下开采巷道围岩应力测试、裂隙窥视方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在煤矿地下开采巷道围岩内布置测试孔；

步骤S2、将煤矿地下开采岩体应力测试、裂隙窥视装置，以旋转的方式放置在测孔内，放置过程中开启图像采集器(5)以及裂隙窥视探头(3)实时采集图片，并且记录装置放入孔内的时间，以便对应图片与孔深的位置；

步骤S3、将煤矿地下开采岩体应力测试、裂隙窥视装置推送到指定待测位置；

步骤S4、将圆柱体载体(1)中部的正方形孔(8)和圆形孔(10)的垂直方向作为地应力测试和裂隙窥视的方向；

步骤S5、固定圆柱体载体(1)；

步骤S6、开启应力数据采集仪(4)以及地应力传感器(2)测试围岩体地应力，经数据采集仪(4)采集煤岩体应力数据；

步骤S7、图像采集器(5)将裂隙窥视探头(3)采集的信号、应力数据采集仪(4)将地应力传感器(2)采集的信号，分别发送至主控制单元(22)，主控制单元(22)进行控制、分析处理、数据传输与储存以及信息显示，主控制单元(22)将信息发送至分站(21)。