CN208350010U - 一种被保护煤层膨胀变形量测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，由两个结构相同的弹簧结构，钢丝绳和重锤组成。弹簧结构的作用相当于固定于煤层顶底板的上基点和下基点，由托杆、上部倾斜弹簧垫圈、强力弹簧、中部水平弹簧垫圈、卡爪、旋转轴、下部倾斜弹簧垫圈构成。上部倾斜弹簧垫圈、中部水平弹簧垫圈均焊接于托杆上；旋转轴镶插于两个中部水平弹簧垫圈间，旋转轴与卡爪焊接且可与卡爪一同绕旋转轴的轴心转动；下部倾斜弹簧垫圈焊接于卡爪上，并与上部倾斜弹簧垫圈通过强力弹簧连接；钢丝绳一端与托杆末端连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。该测定装置在孔内运输阻力小，可轻易绕过孔内障碍物，安装过程简便，测量数据准确，提高了工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤体膨胀变形测定装置，尤其涉及保护层开采过程中被保护煤层膨胀变形量的测定装置，属于煤与瓦斯突出防治技术领域。
背景技术
我国是煤与瓦斯突出事故十分严重的国家。长期的理论研究和工程实践表明，保护层开采及卸压瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出最安全、经济、有效的措施。《防治煤与瓦斯突出规定》第四十条中明确规定突出矿井首次开采某个保护层时，应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三，则检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层；否则，应当对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验。可见，准确测量被保护层膨胀变形量对于考察有效保护范围及卸压效果十分重要。
目前，现场测定被保护层膨胀变形量的方法是深部基点法。该方法的原理是向被保护层施工穿层钻孔，通过穿层钻孔在煤层的顶板及底板各施工固定一个基点，细钢筋连接于基点上并引出孔外，通过观测孔外两条钢筋的相对错动并结合钻孔的角度换算获得被保护层的膨胀变形量。传统方法采用一对钢楔作为基点固定于煤层的顶底板中，但钢楔在孔中运送过程中易被塌孔落煤堵塞，较难送至指定位置。并且当钻孔受采动影响变形或孔径变大时，钢楔容易发生松动甚至滑移，使测定结果误差较大。
发明内容
为了解决被保护层膨胀变形量测定装置不易运送至指定位置、钻孔发生变形孔径变大时基点容易松动造成测定结果误差大的难题，本实用新型提供一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，以实现对被保护层膨胀变形量快速、准确的测定。
本实用新型一种被保护煤层膨胀变形量测定装置采用如下技术方案：该装置由两个结构相同的弹簧结构，钢丝绳和重锤组成。弹簧结构的作用相当于固定于煤层顶底板的上基点和下基点，由托杆、上部倾斜弹簧垫圈、强力弹簧、中部水平弹簧垫圈、卡爪、旋转轴、下部倾斜弹簧垫圈构成。该装置的特征在于上部倾斜弹簧垫圈、中部水平弹簧垫圈均焊接于托杆上；旋转轴镶插于两个中部水平弹簧垫圈间，旋转轴与卡爪焊接且可与卡爪一同绕旋转轴的轴心转动；下部倾斜弹簧垫圈焊接于卡爪上，并与上部倾斜弹簧垫圈通过强力弹簧连接；钢丝绳一端与托杆末端连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。
所述的托杆，其特征在于托杆为Φ16mm圆钢筋，总长度为1000mm，托杆顶部和托杆底部位于托杆两端。
所述的上部倾斜弹簧垫圈，其特征在于上部倾斜弹簧垫圈内径为12mm，外径为17mm。一对上部倾斜弹簧垫圈呈对称状焊接于托杆两侧，焊接位置距离托杆顶部100mm，与托杆的夹角为30°。
所述的中部水平弹簧垫圈，其特征在于中部水平弹簧垫圈与上部倾斜弹簧垫圈尺寸相同。两对中部水平弹簧垫圈对称焊接于托杆两侧，并与两个上部倾斜弹簧垫圈方向一致，焊接位置距托杆顶部160mm，每对中的两个中部水平弹簧垫圈呈对面平行。
所述的旋转轴，其特征在于旋转轴由Φ8mm的圆钢筋制成，长度为45mm，旋转轴镶插于两个对面平行的中部水平弹簧垫圈间，旋转轴的中部与卡爪T形接口上端焊接，焊接段长度为12mm。
所述的卡爪，其特征在于卡爪由厚度为3mm宽度为35mm的铁板制成，包括T形接口上端、T形接口下端、卡爪母体和脚趾。其中T形接口上端宽12mm，与T形接口下端距离为20mm，T形接口上端与旋转轴中部焊接，焊接段宽12mm；卡爪母体长40mm，卡爪母体上焊接与上部倾斜弹簧垫圈尺寸相同的下部倾斜弹簧垫圈，下部倾斜弹簧垫圈与卡爪母体的夹角为30°，焊接位置距T形接口下端30mm；两脚趾长40mm，与卡爪母体夹角为150°，两脚趾夹角为60°。
所述的强力弹簧，其特征在于强力弹簧上端与上部倾斜弹簧垫圈连接，下端与下部倾斜弹簧垫圈连接，在强力弹簧的拉力作用下卡爪在钻孔内张紧，脚趾卡入孔壁，整个弹簧结构可牢固固定于钻孔内指定点。
所述的钢丝绳，其特征在于钢丝绳一端与托杆底部连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。
所述的重锤，其特征在于重锤用来拉紧钢丝绳。
上述装置可轻易运送至钻孔内目标位置，并可牢固固定于钻孔内部，能够克服钻孔变形、塌孔等因素造成的孔径变大、基点容易发生松动甚至滑移等不利因素的影响。在钻孔外标记两根钢丝绳的初始位置，定期用刻度尺测量两根钢丝绳的相对移动量，并考虑钻孔的倾角，可获得被保护煤层膨胀变形量。
本实用新型的有益效果：
本实用新型一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，在钻孔内运送阻力小，可轻易绕过孔内障碍物，能够消除钻孔变形、塌孔等因素造成的孔径变大，基点容易发生松动甚至滑移等不利影响，使测量结果更准确。本实用新型整体结构简单、便于加工、易操作、稳定性高，提高了工作效率；并且成本低，适合大规模推广。
附图说明
图1为弹簧结构主视图；
图2为弹簧结构右视图；
图3为卡爪主视图；
图4为卡爪右视图；
图5为保护煤层膨胀变形量测定基点法结构原理示意图。
具体实施方式
如图1至5所示，本实用新型的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，由两个结构相同的弹簧结构8，钢丝绳9和重锤10构成。弹簧结构8包括托杆1、上部倾斜弹簧垫圈2、中部水平弹簧垫圈3、旋转轴4、卡爪5、强力弹簧6和下部倾斜弹簧垫圈7。其中，托杆1为Φ16mm圆钢筋，总长度为1000mm，托杆顶部101和托杆底部102位于托杆两端。上部倾斜弹簧垫圈2内径为12mm，外径为17mm，一对上部倾斜弹簧垫圈2呈对称状焊接于托杆1两侧，焊接位置与托杆顶部101距离为100mm，与托杆1的夹角为30°。中部水平弹簧垫圈3与上部倾斜弹簧垫圈2尺寸相同，两对中部水平弹簧垫圈3对称焊接于托杆1两侧，并与两个上部倾斜弹簧垫圈2方向一致，焊接位置与托杆顶部101距离为160mm，每对中的两个中部水平弹簧垫圈3呈对面平行。旋转轴4为Φ8mm的圆钢筋，长度为45mm，旋转轴4镶插于两个对面平行的中部水平弹簧垫圈3间，旋转轴4与卡爪5焊接。卡爪5由厚度为3mm的铁板制成，宽度为35mm，包括T形接口上端501、T形接口下端502、卡爪母体503和脚趾504。其中T形接口上端501与T形接口下端502的距离为20mm，T形接口上端501与旋转轴4中部焊接，焊接段宽12mm。卡爪母体503长40mm，宽35mm，卡爪母体503上焊接下部倾斜弹簧垫圈7，焊接位置与T形接口下端502的距离为30mm，卡爪母体503与下部倾斜弹簧垫圈7的夹角为30°。脚趾504长40mm，与卡爪母体503的夹角为150°，两脚趾504夹角为60°。强力弹簧6两端分别连接上部倾斜弹簧垫圈2和下部倾斜弹簧垫圈7，在强力弹簧的拉力作用下卡爪在钻孔内张紧，脚趾卡入孔壁，整个弹簧结构可牢固固定于钻孔内指定点。
本实用新型的使用过程如下：
在被保护煤层下部岩巷中施工穿层钻孔11，钻孔穿透被保护煤层12进入顶板13。利用圆钢筋采用钻机推力将连接钢丝绳的两个弹簧结构8分别送至煤层顶板13和底板14处，圆钢筋顶端焊接金属钢管并与弹簧结构8套装连接。弹簧结构8送至目标位置后用力拉钢丝绳使卡爪10紧紧插入孔壁，撤出圆钢筋，将引出的两根钢丝绳9连接重锤10，每天观测两根钢丝绳的相对移动量，并考虑钻孔的角度计算获得被保护层的膨胀变形量。
Claims (9)
1.一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，由两个结构相同的弹簧结构，钢丝绳和重锤组成；弹簧结构的作用相当于固定于煤层顶底板的上基点和下基点，由托杆、上部倾斜弹簧垫圈、强力弹簧、中部水平弹簧垫圈、卡爪、旋转轴、下部倾斜弹簧垫圈构成；该装置的特征在于上部倾斜弹簧垫圈、中部水平弹簧垫圈均焊接于托杆上；旋转轴镶插于两个中部水平弹簧垫圈间，旋转轴与卡爪焊接且可与卡爪一同绕旋转轴的轴心转动；下部倾斜弹簧垫圈焊接于卡爪上，并与上部倾斜弹簧垫圈通过强力弹簧连接；钢丝绳一端与托杆末端连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。
2.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的托杆为Φ16mm圆钢筋，总长度为1000mm，托杆顶部和托杆底部位于托杆两端。
3.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的上部倾斜弹簧垫圈内径为12mm，外径为17mm；一对上部倾斜弹簧垫圈呈对称状焊接于托杆两侧，焊接位置距离托杆顶部100mm，与托杆的夹角为30°。
4.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的中部水平弹簧垫圈与上部倾斜弹簧垫圈尺寸相同，两对中部水平弹簧垫圈对称焊接于托杆两侧，并与两个上部倾斜弹簧垫圈方向一致，焊接位置距托杆顶部160mm，每对中的两个中部水平弹簧垫圈呈对面平行。
5.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的旋转轴由Φ8mm的圆钢筋制成，长度为45mm，旋转轴镶插于两个对面平行的中部水平弹簧垫圈间，旋转轴的中部与卡爪T形接口上端焊接，焊接段长度为12mm。
6.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的卡爪由厚度为3mm宽度为35mm的铁板制成，包括T形接口上端、T形接口下端、卡爪母体和脚趾；其中T形接口上端宽12mm，与T形接口下端距离为20mm，T形接口上端与旋转轴中部焊接，焊接段宽12mm；卡爪母体长40mm，卡爪母体上焊接与上部倾斜弹簧垫圈尺寸相同的下部倾斜弹簧垫圈，下部倾斜弹簧垫圈与卡爪母体的夹角为30°，焊接位置距T形接口下端30mm；两脚趾长40mm，与卡爪母体夹角为150°，两脚趾夹角为60°。
7.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的强力弹簧上端与上部倾斜弹簧垫圈连接，下端与下部倾斜弹簧垫圈连接，在强力弹簧的拉力作用下卡爪在钻孔内张紧，脚趾卡入孔壁，整个弹簧结构可牢固固定于钻孔内指定点。
8.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的钢丝绳一端与托杆底部连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。
9.根据权利要求1所述的一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述的重锤用来拉紧钢丝绳。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112595226A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-02 | 中国矿业大学 | 一种煤矿井下被保护层膨胀变形量的测定装置 |
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2018
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