CN207649594U - 一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，包括探杆，还包括若干个保护套管，各个保护套管之间通过伸缩式套管连接，其中一个位于端部的保护套管的外端通过伸缩式套管与封口塞连接，探杆位于保护套管内，探杆两端分别设置有第一感应线圈和第二感应线圈，相邻的保护套管之间设置有间隙，保护套管与封口塞之间设置有间隙，伸缩式套管内壁周向设置有探针。本实用新型精度高；安装与操作简易方便；可以多次循环利用。

Description

一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿工程和岩土工程技术中的围岩变形监测领域，具体地还涉及一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，适用于煤矿工程和岩土工程围岩变形的监测。

背景技术

煤矿巷道掘进面和隧道围岩变形是岩土工程检测中最为重要的物理参数之一，对于了解施工质量、施工方案的合理性以及指导现场施工作业具有非常重要的意义；而伴随着近些年煤矿及隧道施工的大力发展，迫切地需要一种能准确方便测量煤矿巷道掘进面及隧道围岩变形的装置，这对现今监测仪器都提出了不小的挑战。

目前，岩土工程中测量围岩内部位移常用方法包括：多点位移计测量法和全站型电子速测仪测量法。利用多点位移计测量围岩内部位移方法的优点是可以较为灵活测量围岩内多点的位移值；缺点是测点成活率较低，测点数量有限，施工较为复杂，受隧道开挖施工的影响较大。利用全站型电子速测仪测量围岩内部位移的优点是速度快、精度高、功能强和自动化程度高；缺点是只能测量开挖段到掌子面围岩的变形，而无法测量掌子面到受开挖影响掌子面前方未开挖段围岩的变形，并且测量数据不能做到实时测量，但是作为围岩位移测量来说，数据的实时性非常重要。

虽然现有技术中有利用滑动式测微计和滑动式沉降仪对掌子面内部纵向位移和沉降量进行量测的方法。但是其操作复杂，仪器的操作对技术人员的技能要求高，且造价昂贵。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，可以获得围岩深部的平均相对位移及围岩内部沿某一测线的应变和轴向位移的分布情况。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型的技术方案为：

一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，包括探杆，还包括若干个保护套管，各个保护套管之间通过伸缩式套管连接，其中一个位于端部的保护套管的外端通过伸缩式套管与封口塞连接，探杆位于保护套管内，探杆两端分别设置有第一感应线圈和第二感应线圈，相邻的保护套管之间设置有间隙，保护套管与封口塞之间设置有间隙，伸缩式套管内壁周向设置有探针。

如上所述的伸缩式套管为风琴式伸缩管。

如上所述的伸缩式套管内壁周向设置有多个探针，各个探针位于垂直于伸缩式套管轴线的平面上，各个探针一端与伸缩式套管内壁连接，另一端位于间隙内且指向伸缩式套管的轴线。

本实用新型相对于现有技术，具有如下优点：

1、精度高，由于塑料的探杆两端设置有金属感应线圈，在拖拽过程中有很多位置可以保证两相邻金属探针同时位于金属感应线圈感应范围内，因此可以多次量测和分析比对，大大地提高精度；

2、安装与操作简易方便；

3、可以多次循环利用，不受爆破破坏的影响，如被用来监测煤矿巷道掘进面及掘进面深部围岩的变形，随着掘进面爆破推进，爆炸后剩余的测管仍可使用；

4、实现电脑对数据采集处理系统及供电系统全过程的实时监测与控制，可以配合相关软件自动计算出实验结果，省时省力，避免了人为误差；

5、操作简单、原理先进成熟。

附图说明

图1为本装置结构示意图。

图2为本装置结构横剖面图。

图3为本装置最深部结构图。

图4为金属感应线圈与金属探针感应示意图。

图中：1-保护套管（可采用HPVC材质）；2-水泥砂浆；3-伸缩式套管；4-探杆（可采用塑料材质）；5-探针；601-第一感应线圈；602-第二感应线圈；7-电缆线；8-封口塞；9-金属感应线圈带电后的电磁感应线，21-数据采集处理系统及供电系统。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

如图1～4所示，一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，包括探杆4，还包括若干个保护套管1，各个保护套管1之间通过伸缩式套管3连接，其中一个位于端部的保护套管1的外端通过伸缩式套管3与封口塞8连接，探杆4位于保护套管1内，探杆4两端分别设置有第一感应线圈601和第二感应线圈602，相邻的保护套管1之间设置有间隙，保护套管1与封口塞8之间设置有间隙，伸缩式套管3内壁周向设置有探针5。

伸缩式套管3为风琴式伸缩管。

伸缩式套管3内壁周向设置有多个探针5，各个探针5位于垂直于伸缩式套管3轴线的平面上，各个探针5一端与伸缩式套管3内壁连接，另一端位于间隙内且指向伸缩式套管3的轴线。

伸缩式套管3通过水泥砂浆2与围岩紧密结合，并可随围岩变形而移动，从而带动所述探针5移动；

第一感应线圈601和第二感应线圈602位于探杆4两端，第一感应线圈601和第二感应线圈602均通过电缆线7与数据采集处理系统及供电系统21相连接。

如图3所示，最底端的保护套管1的外端通过伸缩式套管3与封口塞8连接，以防水泥砂浆2灌入；

数据采集处理系统及供电系统21可给第一感应线圈601和第二感应线圈602供电使其与探针5发生电磁引力作用，数据采集处理系统及供电系统21可通过寻找第一感应线圈601和第二感应线圈602与探针5的电磁引力作用最大峰值处比对出金属探针的位置，第一感应线圈601和第二感应线圈602带电后会产生电磁引力，会与探针5产生吸引力作用，在探针5与第一感应线圈601和第二感应线圈602靠得最近的位置，即探针所在的平面位置处的感应线圈601和602与探针5的吸引力最大，第一感应线圈601和第二感应线圈602其他位置与探针5的吸引力随着与探针距离的变大而减小，利用此原理，数据采集处理系统及供电系统21即可通过找到电磁引力作用最大峰值处确定出金属探针的位置。保护套管1为固定长度，在无外力的作用下，相邻的伸缩式套管3的探针5间距确定。

一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测方法，包括以下步骤：

步骤1、先在岩石、混凝土或土中，钻出钻孔，钻孔长度根据需要测量的深度范围确定（一般不超过30m）。按照伸缩式套管3和保护套管1交替连接的方式连接组成一个连续的完整测线，边连接伸缩式套管3和保护套管1边插入提前打好的钻孔内，最底部为一有封口塞8的伸缩式套管3；

步骤2、向保护套管1与钻孔的空隙里注水泥砂浆2，使保护套管1、伸缩式套管3与周围岩石、混凝土或土密合在一起，待水泥砂浆2干结后进行测量；

步骤3、将探杆4深入到最底部，打开数据采集处理系统及供电系统21开关，使第一感应线圈601和第二感应线圈602带电，将探杆4缓慢向外拖拽，当相临伸缩式套管3的金属探针5同时位于第一感应线圈601和第二感应线圈602探测范围内时，就会激发数据采集处理系统及供电系统21的位移传感器，位移传感器会通过寻找第一感应线圈601和第二感应线圈602分别与相临伸缩式套管3的金属探针5电磁引力作用最大峰值处比对出金属探针5的位置，从而得出两个相临伸缩式套管3的金属探针5的相对距离，与原始长度比较，即可得到此相邻两金属探针5范围内的平均相对位移；

步骤4、重复步骤3，即可获得所有相临两金属探针5间的平均相对位移，以最深部点为不动点，由最深部点的金属探针5逐个向外累加，即可求得所有金属探针5所在位置的绝对位移；将每段测管的长度变化与原始长度比较，即可求得每段测管的平均应变，从而确定煤矿巷道掘进面围岩内部沿某一测线的应变和轴向位移的分布情况。

本说明书中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，包括探杆（4），其特征在于，还包括若干个保护套管（1），各个保护套管（1）之间通过伸缩式套管（3）连接，其中一个位于端部的保护套管（1）的外端通过伸缩式套管（3）与封口塞（8）连接，探杆（4）位于保护套管（1）内，探杆（4）两端分别设置有第一感应线圈（601）和第二感应线圈（602），相邻的保护套管（1）之间设置有间隙，保护套管（1）与封口塞（8）之间设置有间隙，伸缩式套管（3）内壁周向设置有探针（5）。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，其特征在于，所述的伸缩式套管（3）为风琴式伸缩管。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道掘进面围岩变形监测装置，其特征在于，所述的伸缩式套管（3）内壁周向设置有多个探针（5），各个探针（5）位于垂直于伸缩式套管（3）轴线的平面上，各个探针（5）一端与伸缩式套管（3）内壁连接，另一端位于间隙内且指向伸缩式套管（3）的轴线。