CN206113905U - 一种测量煤岩松动圈厚度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测量煤岩松动圈厚度的装置，包括拉绳式位移传感器、支撑件以及固定件，使用时，所述固定件固定在钻孔的煤岩深部，所述支撑件包括连接杆以及保护壳，所述连接杆伸入钻孔的下端，所述保护壳固定在所述连接杆的底部并位于巷道内，所述连接杆为空心结构且与所述保护壳相连通，所述拉绳式位移传感器固定在所述保护壳内，所述拉绳式位移传感器的拉绳穿过所述连接杆与所述固定件连接。与传统的钻孔摄像、超声波、地质雷达、地震波等测试装置比较，本实用新型测量煤岩松动圈厚度的装置对深部煤岩软弱松动圈厚度观测有很好适用性，结构简单，操作方便，测试精度也较好满足工程要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤炭开采辅助检测设备，具体地说涉及一种测量煤岩松动圈厚度的装置。
背景技术
随煤炭向深部开采，选择合理支护形式与参数保持围岩稳定是深部煤炭安全高效以及可持续性开采的关键。松动圈理论在工程中已得到广泛使用，对于深部开采软弱煤岩，围岩显著变形，松动圈厚度较大，围岩稳定性与松动圈厚度及其发展关联性尤为明显，因此，实时观测深部开采软弱煤岩松动圈厚度，提高测试精度显得特别重要。
目前工程常采用的钻孔摄像及超声波测量装置对深部破碎煤岩松动圈厚度观测适用性差，地质雷达及地震波等测试装置测试过程复杂，特别是不能实时连续测量松动圈厚度随时间演化。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，测试操作方便，测试精度较好满足工程要求的测量煤岩松动圈厚度的装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种测量煤岩松动圈厚度的装置，包括拉绳式位移传感器、支撑件以及固定件，使用时，所述固定件固定在钻孔的煤岩深部，所述支撑件包括连接杆以及保护壳，所述连接杆伸入钻孔的下端，所述保护壳固定在所述连接杆的底部并位于巷道内，所述连接杆为空心结构且与所述保护壳相连通，所述拉绳式位移传感器固定在所述保护壳内，所述拉绳式位移传感器的拉绳穿过所述连接杆与所述固定件连接。
进一步地，所述固定件为锚固头。
进一步地，所述支撑件上设有用于使所述拉绳式位移传感器的拉绳改变方向的导向滑轮。
进一步地，所述连接杆的外壁设有两根以上的倒刺，用于固定在钻孔的下端。
进一步地，还包括数据处理显示仪，所述数据处理显示仪通过数据线与所述拉绳式位移传感器连接。
本实用新型的有益效果为：
1.与传统的钻孔摄像、超声波、地质雷达、地震波等测试装置比较，本实用新型测量煤岩松动圈厚度的装置对深部煤岩软弱松动圈厚度观测有很好适用性，结构简单，操作方便，测试精度也较好满足工程要求，克服了目前其它各种测试装置对深部软弱破碎煤岩松动圈厚度观测不适用或操作复杂的缺陷。
2.本实用新型能够在深部开采软弱煤岩产生显著碎胀变形条件下，较为准确实时连续观测深部软弱煤岩松动圈厚度，为及时判别深部软弱煤岩稳定性及及时选择合理支护提供直接依据。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的结构示意图。
附图中各部件的标记为：1拉绳式位移传感器、11拉绳式位移传感器的拉绳、2支撑件、21连接杆、211倒刺、22保护壳、3固定件、4导向滑轮、5数据处理显示仪、6数据线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
参见图1。
本实用新型一实施例的测量煤岩松动圈厚度的装置，包括拉绳式位移传感器1、支撑件2以及固定件3，使用时，所述固定件3固定在钻孔的煤岩深部，所述支撑件2固定在钻孔的下端或巷道内，所述拉绳式位移传感器1固定在所述支撑件2上，所述拉绳式位移传感器1的拉绳11伸入钻孔与所述固定件3连接。
测量原理为：由于固定件3固定在钻孔的煤岩深部，该位置围岩近在原岩之中，位移量近乎为零(可近似认为固定)，拉绳式位移传感器1的拉绳11的长度变化即为固定件3位置与孔口位置煤岩相对位移，也即拉绳11的长度伸长量即为煤岩表面位移。
拉绳式位移传感器1为记录不同时刻拉绳11伸长量的机械装置，是现有装置，拉绳11伸长带动位移传感器中转轮转动，转轮转动量与拉绳11伸长量成线性比例关系，通过记录转轮转动量来确定拉绳11伸长量进而确定煤岩表面位移，量程可以根据煤岩表面最大位移量选择。
本实施例中，所述固定件3为锚固头。锚固头为类似爪状的金属构件，可以方便地由钻孔孔口进入钻孔内任意位置与孔壁固定，锚固头固定于待测部位已钻钻孔较深部位(距煤岩表面一般超过10.0m)。
本实施例中，所述支撑件2上设有用于使所述拉绳式位移传感器1的拉绳11改变方向的导向滑轮4。导向滑轮4将钻孔内垂直方向的拉绳11转化为水平方向，从而使拉绳11与位于巷道内的水平方向的拉绳式位移传感器1相连，保证拉绳式位移传感器1的拉绳11的顺畅地移动。
本实施例中，所述支撑件2包括连接杆21以及保护壳22，所述连接杆21伸入钻孔的下端，所述保护壳22固定在所述连接杆21的底部并位于巷道内，所述连接杆21为空心结构且与所述保护壳22相连通，所述拉绳式位移传感器1和导向滑轮4固定在所述保护壳22内，所述拉绳式位移传感器1的拉绳11穿过所述连接杆21与所述固定件3连接；
具体实施时，连接杆21采用钢材料制成，连接杆21的外壁设有两根以上的倒刺211，可固定在钻孔之中，使支撑件2紧紧固定在孔口，同时还可将连接杆21与钻孔孔口附近构件如锚杆、锚网等固定，确保连接杆21与孔口固定牢固。
本实施例中，还包括数据处理显示仪5，数据处理显示仪5通过数据线6与所述拉绳式位移传感器1连接。
数据线6连接拉绳式位移传感器1与数据处理显示仪5，将拉绳式位移传感器1测得的机械信号传送至数据处理显示仪5；数据处理显示仪5具有数据处理器，可根据深部开采煤岩表面位移与松动圈厚度的关联性，通过获得的不同时刻煤岩表面位移及其化确定相应的松动圈厚度及其发展；数据处理显示仪5具有数据储存及显示器，可将深部开采软弱煤岩松动圈厚度储存，实时显示松动圈厚度。
数据处理显示仪5将拉绳式位移传感器1测得的相对位移量转化为电信号，并根据深部开采软弱煤岩位移与松动圈厚度关系将位移大小转化为松动圈厚度大小并实时显示的电子装置，该装置具有防爆功能。数据处理显示仪5固定悬挂于巷道两帮安全牢固处。
数据处理显示仪5首先将接受到的反映煤岩表面位移大小的机械信号转化为电信号，根据深部开采煤岩表面位移与松动圈厚度的关联性，数据处理显示仪5中的数据处理显示仪将反映煤岩表面位移大小的电信号转化为反映煤岩松动圈厚度大小的电信号，数据处理显示仪5中的储存及显示器可实时储存并显示松动圈厚度，悬挂于安全牢靠之处，当储存数据达到规定容量时，采用提取收集仪将数据取出。
本实用新型测量煤岩松动圈厚度的装置可以做到实时记录深部开采松散煤岩松动圈厚度，根据松动圈厚度大小及其变化趋势来判断煤岩稳定性，及时对目前支护合理性进行推断，在充分发挥煤岩自承载力的同时，选择合理支护形式及参数保持围岩稳定。
以安徽淮北矿区某巷道两帮软弱煤体松动圈厚度测试及合理支护选择为例。
(1)基本情况
安徽淮北矿区某巷道布置在煤层中，巷道埋深约700m，为深部煤层巷道，巷道断面为梯形，上宽×下宽×高为3000×4000×2800mm，沿煤层顶板掘进，两帮为软弱煤岩，煤层粘结力c≈1.1MPa,原支护形式及参数根据经验选取，采用12号矿用工字钢对棚支护，间距500mm。工程实践表明：由于巷道支护形式及参数选择不合理，该深部巷道围岩特别是两帮煤岩显著内移，片帮现象严重，梯形棚腿严重扭曲。
(2)深部巷道帮部煤松动圈厚度测定及依此选择合理支护
①深部巷道帮部松动圈厚度测定
为及时保持深部巷道帮部煤岩稳定，采用松动圈理论依据松动圈厚度来选择合理支护，为此工程实测深部巷道两帮松动圈厚度。原采用钻孔摄像法观测，由于钻孔成孔差，该测量方法难以适用；由于煤岩中原生裂隙多，即使可以工程实测，测量误差也较大，且不能实时观测。采用本实用新型对巷道两帮煤岩松动圈实时观测，60天松动圈厚度达3500mm，且有增长趋势。
②煤岩稳定性及合理支护选择
根据工程实测结果，该巷道两帮为大松动圈煤岩，破坏范围较大并有不稳定发展趋势，煤岩变形很难保持稳定。根据松动圈理论，若此范围的松动圈厚度仅采用梯形棚支护不合理，应选择组合支护，改巷道两帮支护形式为锚杆索及梯形棚组合支护。锚杆规格为Φ22×2500mm，间排距为700×700mm；锚索规格为Φ15.2×4500mm，间排距为700×700mm；梯形棚间距为700mm。选择新的支护形式及参数后，锚杆、锚索及梯形棚等支架受载在容许承载范围内，煤岩变形保持稳定。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种测量煤岩松动圈厚度的装置，其特征在于：包括拉绳式位移传感器(1)、支撑件(2)以及固定件(3)，使用时，所述固定件(3)固定在钻孔的煤岩深部，所述支撑件(2)包括连接杆(21)以及保护壳(22)，所述连接杆(21)伸入钻孔的下端，所述保护壳(22)固定在所述连接杆(21)的底部并位于巷道内，所述连接杆(21)为空心结构且与所述保护壳(22)相连通，所述拉绳式位移传感器(1)固定在所述保护壳(22)内，所述拉绳式位移传感器(1)的拉绳(11)穿过所述连接杆(21)与所述固定件(3)连接。
2.如权利要求1所述的测量煤岩松动圈厚度的装置，其特征在于：所述固定件(3)为锚固头。
3.如权利要求1或2所述的测量煤岩松动圈厚度的装置，其特征在于：所述支撑件(2)上设有用于使所述拉绳式位移传感器(1)的拉绳(11)改变方向的导向滑轮(4)。
4.如权利要求1或2所述的测量煤岩松动圈厚度的装置，其特征在于：所述连接杆(21)的外壁设有两根以上的倒刺(211)，用于固定在钻孔的下端。
5.如权利要求1或2所述的测量煤岩松动圈厚度的装置，其特征在于：还包括数据处理显示仪(5)，所述数据处理显示仪(5)通过数据线(6)与所述拉绳式位移传感器(1)连接。
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| CN201621195998.6U CN206113905U (zh) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | 一种测量煤岩松动圈厚度的装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112098199A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-12-18 | 安徽建筑大学 | 一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的方法及装置 |
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- 2016-10-28 CN CN201621195998.6U patent/CN206113905U/zh not_active Expired - Fee Related
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