CN201396135Y - 深孔多点位移计测点固定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深孔位移计测点固定装置，它包括铟钢丝测点、上连接管、测点锚固头、下连接管，上连接管采用螺纹连接于测点锚固头上端，下连接管采用锁定螺钉锁定于测点锚固头下端，铟钢丝测点穿过上连接管，从测点锚固头的铟钢丝孔中穿出并用固定螺钉固定，铟钢丝测点依次穿过上连接管、测点锚固头、下连接管、上连接管，从测点锚固头的铟钢丝孔中穿出并用固定螺钉固定，并连接下一个测点锚固上。连接螺纹与内螺纹连接，下连接管直接套入测点锚固头下部，用下连接管锁定螺钉锁固连接，下连接管直接套入测点锚固头下部，并用下连接管锁定螺钉锁固连接。结构简单，非常易于实现。保证了测点与岩体的稳定连接，可靠性和稳定性强。

Description

深孔多点位移计测点固定装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程监测技术领域，更具体涉及一种矿山深钻孔(钻孔深度大于300m)的多点位移计测点固定装置，它适用于无底柱分段崩落法地下开采型金属矿山的采空顶板中钻孔多个不同深度测点的岩土体位移量的量测，了解采空顶板塌陷向地表扩展的过程，掌握矿山采空塌陷规律，为矿山生产安全和生产计划提供信息。

背景技术

为了掌握围岩内部的变形大小及其时空变化规律，判断施工计划的合理性并指导后续施工，钻孔多点位移计计被广泛应用于隧道、井下巷道、边坡、地下厂房、采场顶板等岩体结构的围岩内部变形的量测。钻孔多点位移测试装置主要包括测点固定装置和孔口测量装置两大部分。其中，测点固定装置主要有撑架式、倒楔式、涨壳式、浇注式、和压缩木等几种。

现有测点固定装置在测试费用、工艺复杂性、现场测试环境和条件适应性、结构可靠性、精度、量程范围等方面各有千秋，都有各自的优势。但是，现有的测点固定装置有一个共同的特点，即其可测试长度，或可测试深度均小于100m，例如，隧道、井下巷道等工程的松动圈测试的深度范围般在20m-40m之间，边坡、地下厂房等工程的测试长度在40m-80m之间。

无底柱分段崩落法地下开采型金属矿山需要多点位移计测量装置。无底柱分段崩塌法1970年在大庙铁矿试验成功之后.冶金矿山迅速推广应用。据相关资料统计，迄今用该法采出的矿石量，约占地下铁矿山采出总量的85％。该采矿方法的显著特点是，采空区顶板的崩落是生产工艺中一个关键环节，采空区顶板必须随着采矿工程的进矿而渐进式的崩落。该环节的关键性主要体现在两个方面。一方面体现于生产环节，如果采空顶板崩落太快，将使矿石上覆地压过大，大量废石与矿石一起被挤入回收工作面，使矿石的品位降低，废石量增加，选矿成本增加，而如果采空顶板塌落过慢，矿体上覆垫层地压减小，大量矿石将无法进入工作面，造成资源回收率的降低。另一方面体现于安全环节，如果采空顶板塌落过慢，矿体上覆崩落层与采空顶板之间的高度将随着采矿的下延而加大，一旦顶板塌落，将对垫层产生巨大的冲击地压，对生产安全产生致命的危害。基于生产与安全两方面考虑，均需要采用多点位移计测量装置来了解与掌握采空顶板塌落的过程和规律。

但是，无底柱分段崩落法地下开采型金属矿山的采空顶板的厚度一般均超过300m，而现有多点位移计测点固定装置的设计深度均小于100m。现有多点位移计测点固定装置直接应用于无底柱分段崩落法地下开采型金属矿山将主要会遇到以下两个问题。其一，安装和固定多点位移计的钻孔本身塌孔现象较严重，撑架式、倒楔式、涨壳式、压缩木等几种测点固定装置均无法采用。由于矿山地质条件复杂，加之采矿过程中频繁的爆破振动作用，撑架式、倒楔式、涨壳式、压缩木等几种测点固定装置将受到钻孔内壁塌落岩块的冲击，从而使固定装置失效。其二，当安装和固定多点位移计的钻孔超过300m时，其内部水压力将超过2MPa，巨大的水压力将使众多的电磁式、应变式测点装置的可靠性和稳定性大大降低，甚至失效。

发明内容

为了克服现有多点位移计测点固定装置的局限性，本实用新型的目的是在于提供了一种深孔多点位移计测点固定装置，该装置结构简单、安装简捷，可靠性和稳定性强，测试深度超过300m的机械式多点位移计测点，适用于无底柱分段崩落法地下开采型金属矿山。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种深孔位移计测点固定装置，它包括铟钢丝测点、上连接管、测点锚固头、下连接管，上连接管、测点锚固头、下连接管均为中空的构件，每个测点锚固头固定一个铟钢丝测点。根据设计要求，确定测点的数量、以及每一个测点锚固头在钻孔中的埋设深度；将上连接管采用螺纹连接于测点锚固头上端、下连接管采用锁定螺钉锁定于测点锚固头下端，构成一个测点固定装置单元；依据设计深度，用普遍的钢管将设计确定的多个测点固定装置单元连接；将设计确定的多个铟钢丝测点从顶端穿过管内，从相应的测点锚固头的铟钢丝孔中穿出，并用固定螺钉固定。其特征在于：将第一铟钢丝测点穿过上连接管，从测点锚固头的铟钢丝孔中穿出并用固定螺钉固定，将第二铟钢丝测点依次穿过上连接管、测点锚固头、下连接管、上连接管，从测点锚固头的铟钢丝孔中穿出并用固定螺钉固定，将第三铟钢丝测点依次穿过上连接管、测点锚固头、下连接管、上连接管、测点锚固头、下连接管、上连接管，从测点锚固头的铟钢丝孔中穿出并用固定螺钉固定，将第四铟钢丝测点依次穿过上连接管、测点锚固头、下连接管、上连接管、测点锚固头、下连接管、上连接管、测点锚固头、下连接管，并连接于下一个测点锚固上。所述的上连接管：上连接管包含端部连接螺纹的钢管，其连接关系是，将连接螺纹旋入内螺纹，从而使上连接管与测点锚固头连接起来。所述的测点锚固头：测点锚固头内有内螺纹、铟钢丝孔、固定螺钉、固定螺孔、锁定螺钉、锁定螺孔。其连接关系是：固定螺钉拧入固定螺孔，锁定螺钉拧入锁定螺孔。将连接螺纹拧入内螺纹内，上连接管与测点锚固头连接；测点锚固头套装有下连接管，拧入锁定螺钉夹紧。所述的下连接管：下连接管的端部没有螺纹。其连接关系是，测点锚固头套装有下连接管，拧入锁定螺钉夹紧。根据测点间隔长度，选用一定长度的钢管用钢管平接头将相应的下连接管与上连接管连接起来。

本实用新型的特点和优点：

1.采用机械式测量方法，通过测量铟钢丝长度来确定岩体的变形量。

2.铟钢丝位于钢管和测点锚固头内部。

3.采用浇注法将钢管测点锚固头与岩体进行浇注连接，测点下连接管的锁定连接即保证了安装过程中的简易性，又可以在岩体变形时易于其相对脱离，保证测点之间的相对独立。

4.本实用新型的制造仅包括功丝、洗孔两种工艺，结构简单，非常易于实现。

5.连接管、钢管连接头、螺钉、铟钢丝等四种材料在一般市场上均可购买，无需制作，降低了成本费用。

6.铟钢丝内置于钢管及测点锚固头内部，钻孔与钢管之间的空间采用注浆浇注充填，这种设计不仅保证了测点与岩体的稳定连接，而且保护了铟钢丝，增加了测量的可靠性和稳定性。

7.可实现多达10个测点的多点位移计测量。

附图说明

图1为一种深孔多点位移计测点固定装置示意图

图2为测点锚固头装配示意图

图3为测点锚固头剖面图

图4为测点锚固头俯视图

其中：1--第一铟钢丝测点；2--第二铟钢丝测点；3--第三铟钢丝测点；4--第四铟钢丝测点；5A、5B、5C--上连接管；6A、6B、6C--测点锚固头；7A、7B、7C--测点下连接管；8-铟钢丝孔；9--固定螺钉；10--下连接管锁定螺钉；11-钻孔；12--上连接管螺纹；13-内螺纹；14--固定螺孔；15--锁定螺孔；

具体实施方式

实施例1：

一种深孔位移计测点固定装置，它包括第一、第二、第三、第四铟钢丝测点1、2、3、4、上连接管5A、5B、5C、测点锚固头6A、6B、6C、下连接管7A、7B、7C。上连接管5A、5B、5C、测点锚固头6A、6B、6C、下连接管7A、7B、7C均为中空的构件，每个测点锚固头固定一个铟钢丝测点。根据设计要求，确定测点的数量、以及每一个测点锚固头6A、6B、6C在钻孔中的埋设深度；将上连接管5A、5B、5C采用螺纹连接于测点锚固头6A、6B、6C上端、下连接管7A、7B、7C采用锁定螺钉锁定于测点锚固头6A、6B、6C下端，构成一个测点固定装置单元；依据设计深度，用普遍的钢管将设计确定的多个测点固定装置单元连接；将设计确定的多个铟钢丝测点从顶端穿过管内，从相应的测点锚固头的铟钢丝孔中穿出，并用固定螺钉固定。其连接关系是：将第一铟钢丝测点1穿过上连接管5A，从测点锚固头6A的铟钢丝孔8中穿出并用固定螺钉9固定；将第二铟钢丝测点2依次穿过上连接管5A、测点锚固头6A、下连接管7A、上连接管5B；从测点锚固头6B的铟钢丝孔8中穿出并用固定螺钉9固定；将第三铟钢丝测点3依次穿过上连接管5A、测点锚固头6A、下连接管7A、上连接管5B、测点锚固头6B、下连接管7B、上连接管5C，从测点锚固头6C的铟钢丝孔8中穿出并用固定螺钉9固定。

当测点数量超过3个时，如第四铟钢丝测点4，将第四铟钢丝测点4依次穿过上连接管5A、测点锚固头6A、下连接管7A、上连接管5B、测点锚固头6B、下连接管7B、上连接管5C、测点锚固头6C、下连接管7C，并连接于下一个测点锚固头上。

上连接管5A、5B、5C：上连接管5A、5B、5C的下端部有连接螺纹12的钢管，其连接关系是，将连接螺纹12旋入内螺纹13内，上连接管5A与测点锚固头6A连接，上连接管5B与测点锚固头6B连接，上连接管5C与测点锚固头6C连接。

测点锚固头6A、6B、6C：测点锚固头6A、6B、6C内有内螺纹13、铟钢丝孔8、固定螺钉9、固定螺孔14、锁定螺钉10、锁定螺孔15。其连接关系是：固定螺钉9拧入固定螺孔14，锁定螺钉10拧入锁定螺孔15。将连接螺纹12拧入内螺纹13内，上连接管5A与测点锚固头6A连接，上连接管5B与测点锚固头6B连接，上连接管5C与测点锚固头6C连接；测点锚固头6A套装有下连接管7A，测点锚固头6B套装有下连接管7B，测点锚固头6C套装有下连接管7C，拧入锁定螺钉10夹紧。

下连接管7A、7B、7C：下连接管7A、7B、7C的端部没有螺纹。其连接关系是，测点锚固头6A套装有下连接管7A，测点锚固头6B套装有下连接管7B，测点锚固头6C套装有下连接管7C，拧入锁定螺钉10夹紧。根据测点间隔长度，选用一定长度的钢管用钢管平接头将下连接管7A与上连接管5B、下连接管7B与上连接管5C连接起来。

某铁矿采用无底柱崩落法进行采矿，起采高程-270m，对应地表高程80m，要求在采空顶板安装多点位移计，测量采空顶板的塌落过程，分析和研究采空塌陷规律。

一种深孔多点位移计测点固定装置，其实施步骤如下：

第一步，设计方案，并材料购买，及制造。采空顶板总高度为350m，设计孔深300m，孔径75mm，测点数量为6个，间隔为50m，从地表起始，测点固定高程依次为30m、-20m、-70m、-120m、-170m、-220m。购买6分钢管320m、钢管接头若干、铟钢丝1000m。制作测点锚固头()及进行钢管功丝。

第二步，在采空顶板进行钻孔，终孔直径为75mm，洗孔。

第三步，测点固定装置地表装配。根据测点固定高程，分别截取50m铟钢丝作为测点1、截取100m铟钢丝作为测点2、截取150m铟钢丝作为测点3、截取200m铟钢丝作为测点4、截取250m铟钢丝作为测点5、截取300m铟钢丝作为测点6。截取完成后，将其编号，并进行绑扎成束，便于穿管。将50m钢管套入铟钢丝测点束，随后套入一个上连接管、测点锚固头、下连接管，再将50m钢管套入铟钢丝测点束，随后套入一个上连接管、测点锚固头，下连接管，按此步骤依次将6个测点锚固头套入铟钢丝测点束。完成后封闭管底。

第四步，吊装测点固定装置入钻孔。在装置的底部连接一钢绳用于吊装，将6个铟钢丝测点穿过铟钢丝孔8并固定于固定螺钉9上。依次连接上连接头、钢管50m，并吊入孔内，将测点5铟钢丝穿过铟钢丝孔8并固定于固定螺钉9上。依次连接下连接管头、上连接头、钢管50m，并吊入孔内。

第五步：注浆固结。

Claims (4)

1、一种深孔位移计测点固定装置，它包括第一、第二、第三、第四铟钢丝测点(1、2、3、4)、上连接管(5A、5B、5C)、测点锚固头(6A、6B、6C)、下连接管(7A、7B、7C)，其特征在于：将第一铟钢丝测点(1)穿过上连接管(5A)，从测点锚固头(6A)的铟钢丝孔(8)中穿出并用固定螺钉(9)固定，将第二铟钢丝测点(2)依次穿过上连接管(5A)、测点锚固头(6A)、下连接管(7A)、上连接管(5B)，从测点锚固头(6B)的铟钢丝孔(8)中穿出并用固定螺钉(9)固定，将第三铟钢丝测点(3)依次穿过上连接管(5A)、测点锚固头(6A)、下连接管(7A)、上连接管(5B)、测点锚固头(6B)、下连接管(7B)、上连接管(5C)，从测点锚固头(6C)的铟钢丝孔(8)中穿出并用固定螺钉(9)固定，将第四铟钢丝测点(4)依次穿过上连接管(5A)、测点锚固头(6A)、下连接管(7A)、上连接管(5B)、测点锚固头(6B)、下连接管(7B)、上连接管(5C)、测点锚固头(6C)、下连接管(7B)，并连接于下一个测点锚固上。

2、根据权利要求1所述的一种深孔位移计测点固定装置，其特征在于：所述的上连接管(5A)包含端部连接螺纹的钢管，将连接螺纹旋入内螺纹，上连接管(5A)与测点锚固头(6A)连接。

3、根据权利要求1所述的一种深孔位移计测点固定装置，其特征在于：所述的测点锚固头(6A)内有内螺纹(13)、铟钢丝孔(8)、固定螺钉(9)、固定螺孔(14)、锁定螺钉(10)、锁定螺孔(15)，固定螺钉(14)拧入固定螺孔(14)，锁定螺钉(10)拧入锁定螺孔(15)，将连接螺纹拧入内螺纹(13)内，上连接管(5B)与测点锚固头(6B)连接；测点锚固头(6B)套装有下连接管(7A)。

4、根据权利要求1所述的一种深孔位移计测点固定装置，其特征在于：所述的下连接管(7A)端部没有螺纹，测点锚固头(6A)套装有下连接管(7A)。

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