矿用数显式钻孔应力计

矿用数显式钻孔应力计是一种本质安全型井下岩体应力监测设备，专为煤矿井下钻孔内围岩应力测量设计，集成了应力采集、数据处理、本地数显功能，可直接读取岩体应力数值，无需额外配套读数仪，广泛应用于巷道围岩应力监测、采场超前应力预报、冲击地压风险预警等场景。

一、核心结构与设计特点

1. 一体化集成结构整机由感应探头、信号调理模块、数显单元、本安电源四部分组成，外壳采用高强度不锈钢材质，防护等级达 IP67，可抵御井下渗水、粉尘、振动等恶劣环境。数显单元配备高清 LCD 背光屏幕，支持在黑暗环境下清晰读数，屏幕显示内容包括实时应力值、峰值应力、电池电量、报警状态等。

2. 本安型防爆设计防爆等级符合 Exib I Mb 标准，电路内置过流、过压、短路保护模块，采用 DC 3.6V 本安型锂电池供电，无火花产生，可在瓦斯、煤尘爆炸危险区域安全使用。

3. 小巧便携探头直径通常为 28~42mm，适配煤矿井下常规监测钻孔（孔径 42~50mm），长度≤300mm，重量≤1.5kg，单人即可完成井下安装与读数操作。

二、工作原理

主流矿用数显式钻孔应力计采用应变片式压力感应原理，核心工作流程如下：

1. 探头内置高精度应变花，安装时通过膨胀锚固剂与钻孔孔壁紧密贴合；

2. 当围岩发生应力变化时，孔壁挤压探头，应变片产生弹性变形，导致电阻值发生改变；

3. 信号调理模块将电阻变化量转换为电压信号，经滤波、放大、AD 转换后，由内置单片机计算出实时应力值；

4. 计算结果直接显示在 LCD 屏幕上，部分型号支持峰值锁定功能，可记录监测周期内的应力值。

部分高端型号还集成振弦式感应元件，通过测量振弦振动频率变化计算应力，抗电磁干扰能力更强，测量稳定性更高。

三、关键技术参数

四、安装与操作方法

1. 钻孔准备

• 在监测点施工垂直或水平钻孔，孔径需比传感器探头直径大 2~5mm，孔深根据监测目的确定（如超前应力监测需深入煤体 5~10m）；

• 清理钻孔内煤岩碎屑，确保孔壁平整，无明显裂隙。

2. 锚固安装

• 取适量矿用树脂锚固剂，搅拌均匀后涂抹在传感器探头表面；

• 将探头缓慢推入钻孔预定深度，旋转探头使其与孔壁紧密贴合，静置 10~15 分钟，待锚固剂完全固化。

3. 现场读数

• 安装完成后，按下数显单元的开机键，屏幕自动点亮并显示实时应力值；

• 如需记录数据，可直接读取屏幕数值，或通过 RS485 接口导出至电脑；

• 监测完成后，长按关机键关闭设备，节省电量。

五、核心应用场景

1. 巷道围岩应力监测在掘进巷道两帮或顶板布置应力计，监测围岩应力分布规律，判断支护结构是否合理，指导锚杆锚索支护参数优化。

2. 采场超前应力预报在工作面超前支承压力影响区（通常为工作面前方 10~30m）布置监测孔，实时监测应力变化，预报超前压力峰值位置，提前采取卸压措施。

3. 冲击地压风险预警在冲击地压危险区域，通过监测应力增长速率和峰值，当应力值达到预警阈值时，触发声光报警，提醒作业人员撤离。

4. 回采工作面应力监测在工作面上下顺槽布置应力计，监测采动影响下围岩应力演化规律，预防顺槽变形、底鼓等灾害。