CN205808394U - 一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，包括大套管、小套管、重锤、滑块、弹簧、传感器、固定端、导线和具有记忆存储功能的数显应力表；所述大套管的直径小于钻孔的直径，所述小套管位于大套管内，且小套管的上端焊接在大套管的顶端中部；所述小套管内从上至下依次安装有传感器、固定端、弹簧和滑块。本实用新型克服了钻孔不稳定及塌孔等不稳定因素，使得能准确测量含瓦斯煤体的膨胀变形，且其巧妙的利用胡克定律，借助弹簧应力变化间接反映含瓦斯煤体的膨胀变形，测量原理简便；同时测量装置整体结构简单、易操作，适合大规模推广。

Description

一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤体膨胀变形测量装置，尤其涉及一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，属于煤矿防瓦斯突出安全治理技术领域。

背景技术

《煤矿安全规程》明确规定：“在煤与瓦斯突出矿井开采煤层群时，必须首先开采保护层。开采保护层后，在被保护层中受到保护的区域按无突出危险煤层进行采掘工作，未受到保护的区域，必须采取防止突出危险措施”。开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的一种区域性防突措施，在煤层群开采条件的突出矿井得到了广泛应用。其本质为：保护层开采之后围岩卸压产生膨胀变形，产生瓦斯“增流效应”，透气性增强，为被保护层的卸压瓦斯抽采创造有利条件。可见，含瓦斯煤体膨胀变形量作为评价保护层开采卸压增透的重要指标，在保护层开采中起到重要作用。

目前，现场含瓦斯煤体膨胀变形探测主要采用深部基点法观测，其原理为：布置钻孔穿过被保护层的顶、底板，在顶底板中布置测点，通过观测顶、底板测点之间的相对位移进而确定被保护层的膨胀变形量。实用新型专利CN 104482914 A(201410844168.0)一种远距离被保护层膨胀变形量测定装置，它包括煤层顶板基点固定器、顶板基点测定线、连接管、煤层底板基点固定器、底板基点测定线，保护套管、套管连接头。煤层顶、底板布置基点固定器，二者通过连接管插接相连，管体四周翼翅呈张开状态，进而对保护层膨胀变形量进行测定；实用新型专利CN 104344785 A(201410637115.1)煤层细微变形量自动测试装置通过利用煤层发生变形后，不锈钢管和钢丝绳随之产生相对位移，从而带动刻度尺或数显表移动，对保护层开采后被保护层的变形量进行测量。

不难看出，上述专利均能够测得含瓦斯煤体的膨胀变形，但实际操作中，由于钻孔穿层较多，受采动影响较大，尤其是含瓦斯煤体顶、底板岩性相对偏软，钻孔不稳定、孔壁易剥落甚至塌孔，导致测试结果误差较大，甚至出现错误，严重威胁到矿井的开采安全。而基于超声波及电磁辐射的探测信号进行观测时，探测信号受干扰较多，更适于对卸压范围的区域探测，对于含瓦斯煤体变形膨胀探测难度大、准确度低，系统整体稳定性差、耗费人力物力极大且成本较高，不易于大规模推广。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，以实现对含瓦斯煤体膨胀变形的准确探测。

本实用新型一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，包括大套管、小套管、重锤、滑块、弹簧、传感器、固定端、导线和具有记忆存储功能的数显应力表；

所述大套管的直径小于钻孔的直径，所述小套管位于大套管内，且小套管的上端焊接在大套管的顶端中部；

所述小套管内从上至下依次安装有传感器、固定端、弹簧和滑块，所述重锤位于大套管内，所述滑块的下端向下伸出小套管后与重锤连接，所述滑块的上端与弹簧的下端连接，所述弹簧的上端通过固定端与传感器连接，所述导线连接传感器与数显应力表。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，其通过大套管和小套管的相互嵌套，能克服钻孔不稳定及塌孔等不稳定因素，使得能准确测量含瓦斯煤体的膨胀变形。

2、本实用新型含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，其巧妙的利用胡克定律，借助弹簧应力变化间接反映含瓦斯煤体的膨胀变形，测量原理简便。

3、本实用新型含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，其整体结构简单、易操作，适应性强、干扰因素少、成本低、适合大规模推广。

附图说明

图1为在煤体膨胀变形前测量装置的结构示意图；

图2为在煤体膨胀变形后测量装置的结构示意图；

图中：1-钻孔，2-煤层，3-底板，4-大套管，5-小套管，6-重锤，7-滑块，8-弹簧，9-传感器，10-固定端，11-导线，12-数显应力表，13-封孔木塞，14-顶板，15-聚氨酯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

本实施例含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，包括大套管4、小套管5、重锤6、滑块7、弹簧8、传感器9、固定端10、导线11和具有记忆存储功能的数显应力表12；

所述大套管的直径小于钻孔的直径，所述小套管位于大套管内，且小套管的上端焊接在大套管的顶端中部；

所述小套管内从上至下依次安装有传感器、固定端、弹簧和滑块，所述重锤位于大套管内，所述滑块的下端向下伸出小套管后与重锤连接，所述滑块的上端与弹簧的下端连接，所述弹簧的上端通过固定端与传感器连接，所述导线连接传感器与数显应力表，所述弹簧的劲度系数为k。

采用本含瓦斯煤体膨胀变形测量装置测量含瓦斯煤体膨胀变形的操作过程如下：

(a)开设轴心线与水平面夹角大于80°、孔径133mm的钻孔1，钻孔穿过煤层2到达底板3停止施工；

(b)将含瓦斯煤体膨胀变形测量装置送入至钻孔底部，所述数显应力表设置在钻孔外；

(c)用封孔木塞13将煤层与顶板14交界处钻孔段封闭，利用聚氨酯15对封孔木塞上部空间进行填充，并记录数显应力表数值P₀；

(d)下部工作面推过后，记录数显应力表数值P₁，根据胡克定律Δp/k＝Δx，其中Δp＝P₁-P₀，计算求得弹簧变形量Δx即为含瓦斯煤体的膨胀变形量。

本实用新型含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，其通过大套管和小套管的相互嵌套、封孔木塞的密封隔绝、以及聚氨酯填充钻孔上部空间，能克服钻孔不稳定及塌孔等不稳定因素，使得能准确测量含瓦斯煤体的膨胀变形。并且其巧妙的利用胡克定律，借助弹簧应力变化间接反映含瓦斯煤体的膨胀变形，测量原理简便；而且本实施例含瓦斯煤体膨胀变形测量装置的整体结构简单、易操作，适应性强、干扰因素少、成本低、适合大规模推广。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种含瓦斯煤体膨胀变形测量装置，其特征在于：包括大套管、小套管、重锤、滑块、弹簧、传感器、固定端、导线和具有记忆存储功能的数显应力表；

所述大套管的直径小于钻孔的直径，所述小套管位于大套管内，且小套管的上端焊接在大套管的顶端中部；

所述小套管内从上至下依次安装有传感器、固定端、弹簧和滑块，所述重锤位于大套管内，所述滑块的下端向下伸出小套管后与重锤连接，所述滑块的上端与弹簧的下端连接，所述弹簧的上端通过固定端与传感器连接，所述导线连接传感器与数显应力表。