CN110455171B - 一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法，其技术方案主要包括：步骤一，模型装填与开挖成型；步骤二，测量结构位置与安装；步骤三，固定组件的孔栓调节；步骤四，移动组件的孔栓调节；步骤五，数据放大系统的调试；步骤六，模型加载与数据采集。伸长采集套管并利用套孔栓固定，设置采集套管和副杆左端套孔的不同间距，可以使得测量数据放大观察。该发明专利方法简单、步骤合理、操作简便，较好地实现了测量相似模拟巷道不同位置的点位移变化，增强了千分表的在微小装置结构的灵活的应用性。同时，可以减少在相似模拟试验中预埋应力盒应力片的步骤，简化了实验操作过程，增强了实验监测的实时性。

Description

一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法
技术领域
本发明涉及一种可移动测量相似模拟巷道的内部位移装置使用方法，特别涉及到实验室观察相似模拟巷道微小数值变化装置，属采矿实验室设备使用方法领域。
背景技术
采矿工程的出现改变了地下最原始的稳定状态，针对煤矿开采过程中及开采后导致的地面沉陷问题，准确观察采煤过程中的岩层及地表移动随开采时间与空间的变化，分析煤炭开采对地表沉陷及上覆岩层移动的影响，相似材料模拟试验成为研究这一复杂地质环境变化的重要科学手段。巷道围岩相似模拟是在模型上模拟巷道开挖，获取巷道掘进过程中整个围岩层的应力、应变情况，为实地的巷道开挖提供理论参考。在相似材料模拟试验中，随着采空区空间不断的增大实验室需对巷道及周围岩层进行位移和应力的监测，传统的对位移的监测方法有预埋应变片、多种传感器的使用和高清测量单薄岩层位移的方法。
针对巷道围岩相似模拟测量速度慢、测量不灵活，测量成本高的不足，本发明以自行设计的一种矿山相似模拟巷道围岩壁面移动变形放大量测装置为基础，与巷道围岩相似模拟位移监测实验相结合，提出一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形的监测方法，通过固定组件，移动组件和内设组件的互相使用，提出合理的测量步骤，保证测量的及时、可靠与有效。
发明内容
本发明针对现有在相似模拟实验中测量开挖后巷道表面位移方法的局限性，提出一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法，该实验方法简单明了，操作简便，可以减少在相似模拟实验中预埋应力盒应力片的步骤，简化了实验操作过程，增强了实验监测的实时性。
为实现上述目的，本发明提供了一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法，其技术方案主要包括：模型装填与开挖成型、测量结构位置与安装、固定组件的孔栓调节、移动组件的孔栓调节、数据放大系统的调试、模型加载与数据采集。
具体包括如下步骤：
步骤一，模型装填与开挖成型：选择适宜模型架进行煤岩层相似模拟材料的装填，拆除模型架两侧槽钢进行装填模型的风干与巷道开挖成型、千分表的调整与外连；
步骤二，测量结构位置与安装：在巷道底部模型架前面重新架设稳定护板，打开L形托板的两个磁性圈使得L形托板吸在护板表面，L形托板上面与巷道底板在同一平面上，测量结构和千分表放置在L形托板上轴线位置上，且紧固底座处于L形托板轴线上；
步骤三，固定组件的孔栓调节：调节紧固底座使测量指针贴近巷道围岩壁面监测点，旋转强磁旋钮以固定紧固底座，旋转支撑套管上套孔里的套孔栓，使支撑套管与主杆固定，完成固定组件的安装与调节；
步骤四，移动组件的孔栓调节：依据巷道围岩顶板轴向不同位置的下沉量监测要求，将副杆凸柱插入杆套中心孔固定，通过副杆与测量套管滑动变化，实现测量指针对巷道顶板
轴向不同位置壁面接触，在测量套管的套孔内安装套孔栓对副杆与测量套管进行固定；
步骤五，数据放大系统的调试：根据巷道顶板下沉量采集数据的精确性要求，调节采集套管在副杆的滑动距离，实现采集数据不同放大系数的调节，采用套孔栓通过采集套管的套孔进行采集套管与副杆的固定；
步骤五，千分表的调整与外连：测量指针与巷道壁面测点接触条件下，在L形托板上紧固磁吸底座，将千分表固定在磁吸底座导杆上，使千分表指针对准圆形球窝的中心，清零千分表后外连电脑采集系统；
步骤六，模型加载与数据采集：对相似模拟装填材料进行指定应力水平加载，对千分表数据进行采集、保存与处理，完成实验。
具体地，通过旋转测量指针与千分表指针方向可实现巷道两帮不同位置移动变形监测。
本发明的优点和有益效果是：该使用方法简单明了，操作简便，灵活地实现了测量相似模拟巷道不同位置的点位移变化，且满足将测量值放大观察的需求，同时增强了千分表的在微小装置的应用性。
附图说明
图1为一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法示意图。
图2为一种相似模拟巷道围岩壁面移动变形放大量测装置结构示意图。
图3为图2中A处结构示意图。
图中：1为采集套管；2为紧固底座；3为千分表；4为L形托板；5为测量指针；6为测量套管；7为副杆；8为主杆；9为支撑套管；10为磁性圈；11为护板；12为模型架；13为套孔；14为套孔栓；15为强磁旋钮；16为副杆凸柱；17为中心孔；18为杆套；19为磁吸底座。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步说明。
本发明提供一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法。
如图1-3所示，一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法，主要包括：模型装填与开挖成型、测量结构位置与安装、固定组件的孔栓调节、移动组件的孔栓调节、数据放大系统的调试、模型加载与数据采集。
具体包括如下步骤：
步骤一，模型装填与开挖成型：选择适宜模型架12进行煤岩层相似模拟材料的装填，拆除模型架12两侧槽钢进行装填模型的风干与巷道开挖成型；
步骤二，测量结构位置与安装：在巷道底部模型架12前面重新架设稳定护板11，打开L形托板4的两个磁性圈10使得L形托板4吸在护板11表面，L形托板4上面与巷道底板在同一平面上，测量结构和千分表3放置在L形托板4上轴线位置上，且紧固底座2处于L形托板4轴线上；
步骤三，固定组件的孔栓调节：调节紧固底座2使测量指针5贴近巷道围岩壁面监测点，旋转强磁旋钮15以固定紧固底座2，旋转支撑套管9上套孔13里的套孔栓14，使支撑套管9与主杆8固定，完成固定组件的安装与调节；
步骤四，移动组件的孔栓调节：依据巷道围岩顶板轴向不同位置的下沉量监测要求，将副杆凸柱16插入杆套18中心孔17固定，通过副杆7与测量套管6滑动变化，实现测量指针5对巷道顶板轴向不同位置壁面接触，在测量套管6的套孔13内安装套孔栓14对副杆7与测量套管6进行固定；
步骤五，数据放大系统的调试：根据巷道顶板下沉量采集数据的精确性要求，调节采集套管1在副杆7的滑动距离，实现采集数据不同放大系数的调节，采用套孔栓14通过采集套管1的套孔13进行采集套管1与副杆7的固定；
步骤五，千分表的调整与外连：测量指针5与巷道壁面测点接触条件下，在L形托板4上紧固磁吸底座19，将千分表3固定在磁吸底座19导杆上，使千分表3指针对准圆形球窝的中心，清零千分表3后外连电脑采集系统；
步骤六，模型加载与数据采集：对相似模拟装填材料进行指定应力水平加载，对千分表3数据进行采集、保存与处理，完成实验。
具体地，通过旋转测量指针与千分表指针方向可实现巷道两帮不同位置移动变形监测。
以上所述，仅为本发明基本方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，模型装填与开挖成型：选择适宜模型架进行煤岩层相似模拟材料的装填，拆除模型架两侧槽钢进行装填模型的风干与巷道开挖成型；
步骤二，测量结构位置与安装：在巷道底部模型架前面重新架设稳定护板，打开L形托板的两个磁性圈使得L形托板吸在护板表面，L形托板上面与巷道底板在同一平面上，测量结构和千分表放置在L形托板上轴线位置上，且紧固底座处于L形托板轴线上；
步骤三，固定组件的孔栓调节：调节紧固底座使测量指针贴近巷道围岩壁面监测点，旋转强磁旋钮以固定紧固底座，旋转支撑套管上套孔里的套孔栓，使支撑套管与主杆固定，完成固定组件的安装与调节；
步骤四，移动组件的孔栓调节：依据巷道围岩顶板轴向不同位置的下沉量监测要求，将副杆凸柱插入杆套中心孔固定，通过副杆与测量套管滑动变化，实现测量指针对巷道顶板轴向不同位置壁面接触，在测量套管的套孔内安装套孔栓对副杆与测量套管进行固定；
步骤五，数据放大系统的调试：根据巷道顶板下沉量采集数据的精确性要求，调节采集套管在副杆的滑动距离，实现采集数据不同放大系数的调节，采用套孔栓通过采集套管的套孔进行采集套管与副杆的固定；
步骤五，千分表的调整与外连：测量指针与巷道壁面测点接触条件下，在L形托板上紧固磁吸底座，将千分表固定在磁吸底座导杆上，使千分表指针对准圆形球窝的中心，清零千分表后外连电脑采集系统；
步骤六，模型加载与数据采集：对相似模拟装填材料进行指定应力水平加载，对千分表数据进行采集、保存与处理，完成实验。
2.依据权利要求1所述的一种可移动测量相似模拟巷道围岩壁面变形监测方法，其特征在于，通过旋转测量指针与千分表指针方向可实现巷道两帮不同位置移动变形监测。
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