CN209927122U - 一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置 - Google Patents
一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种煤矿井下保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，尤其是一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，包括深部固定装置、深部测量基线、浅部固定装置、浅部测量基线、浅部保护套管、推送头、深部保护套管，各部件尺寸根据钻孔实际情况确定。通过深部测量基线和浅部测量基线上标记的相对位置变化结合钻孔角度即可换算出被保护层膨胀变形量或顶底板离层量。本实用新型装置便于携带，材料消耗少，孔内运输方便，安装过程简单，适用于各种深度的钻孔，受到采动影响较小。既适用于上向孔也适用于下向孔，既可以测定被保护层膨胀变形量也可以顶底板离层量。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种煤矿井下保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，尤其是一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，适用于进行保护层在回采卸压效果考察中被保护层的膨胀变形量的测定，同时也适用于回采过程中巷道顶底板离层量的测定。
背景技术
保护层开采是防治煤与瓦斯突出最有效的区域措施，根据国家安全生产监督管理总局颁布的《防治煤与瓦斯突出规定》，煤层膨胀变形量已成为对被保护煤层瓦斯治理效果考察的重要指标，当被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三，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，因此准确测定煤层膨胀变形量对于保护层开采具有重大意义。同时保护层开采势必导致岩层移动，煤层顶底板离层对巷道支护及井下作业造成重大威胁，实现顶底板离层量监测是保障煤矿安全生产的重要举措。
目前对煤层膨胀变形及煤层底板离层量的测定多采用深部基点法，即向被保护煤层施工钻孔，在钻孔内临近煤层顶底板分别固定基点，两个基点的相对位移与钻孔角度进行换算即可得到煤层膨胀变形量或煤层顶底板离层量。传统工艺采用一对错位钢楔实现孔内固定，钢楔错位楔紧的过程费时费力，材料消耗量大，尤其是在钻孔深度较大时，安装过程极其困难。并且由于钻孔变形及钻屑影响钢楔很难安装至指定位置，另外由于采动影响即使安装良好的钢楔也极易产生松动滑落造成测定失败。
发明内容
针对传统工艺中存在的缺陷，本实用新型提供一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，在安装过程中不受孔内钻屑及钻孔变形影响。在钻孔深度较大时，装置的安装仍极其简单。该装置在钻孔内只可单方向移动，在推送至预定位置后无需再进行其他操作进行固定，安装过程简单，在测定过程中不会受采动影响。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，包括深部固定装置、深部测量基线、浅部固定装置、浅部测量基线、浅部保护套管、推送头、深部保护套管，深部固定装置和浅部固定装置结构相同，各部件尺寸根据钻孔实际情况确定。
深部固定装置结构与浅部固定装置结构相同，深部固定装置后连接深部测量基线，安装于钻孔深部，浅部固定装置后连接浅部测量基线，安装于钻孔浅部。
若使用本装置测量被保护层膨胀变形量，则在使用时在合适位置向被保护层施工穿层钻孔，钻孔穿过被保护煤层后进入被保护煤层顶板或底板1m。若使用本装置测量煤层顶底板离层量，则在巷道合适位置向顶底板位置施工钻孔至指定岩层中。
在使用过程中，除测量煤层顶底板离层量或煤层膨胀变形量时施工的深度及位置不同外，其他安装步骤均相同。
完成本装置的使用需要在钻孔深部安装深部固定装置，浅部各安装浅部固定装置，完成固定装置的安装后，深部测量基线和浅部测量基线均穿过观测架，在深部测量基线及浅部测量基线孔口末端配重，末端自然下垂，使钢丝绳处于紧绷状态，在两根钢丝绳及观测架上分别做位置标记。
若使用该装置测量被保护层膨胀变形量，则深部测量基线与浅部测量基线上标记的相对位移结合钻孔角度即可换算出被保护层的膨胀变形量。若使用该装置测量煤层顶底板离层量，则深部测量基线与浅部测量基线上标记的相对位移结合钻孔角度即可换算出煤层顶底板离层量。
本实用新型的有益效果：装置便于携带，材料消耗少，孔内运输方便，安装过程简单，适用于各种深度的钻孔，受到采动影响较小。既适用于上向孔也适用于下向孔，既可以测定被保护层膨胀变形量也可以顶底板离层量。
附图说明
图1为是本实用新型装置安装完成后的示意图，图2为本实用新型装置保护套管结构示意图，图3为本实用新型装置深部固定装置结构示意图，图4为本实用新型装置浅部固定装置结构示意图。
图1中，1-深部固定装置，2-深部测量基线，3-浅部固定装置，4-浅部测量基线，5-浅部保护套管，6-推送头，7-深部保护套管；图2中，1-1深部固定管体，1-2深部测量基线连接杆，1-3深部倒刺；图3中，2-1保护管体，2-2保护倒刺；图4中，3-1浅部固定管体，3-2 浅部测量基线连接杆，3-3浅部倒刺。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施进一步分析描述：
如图1所示，本实用新型远距离被保护层膨胀变形量装置，包括深部固定装置1、深部测量基线2、浅部固定装置3、浅部测量基线4、浅部保护套管5、推送头6、深部保护套管7。各部件尺寸根据钻孔实际情况确定。
所述深部测量基线2与深部固定装置1连接，深部测量基线2穿过深部保护套管7、浅部固定装置3、浅部保护套管5后搭放在钻孔口在观测架上，末端配重，使深部测量基线2绷直。浅部测量基线4与浅部固定装置3连接，穿过浅部保护套管5后搭放在钻孔口在观测架上，末端配重，使浅部测量基线4绷直。所述深部测量基线2，浅部测量基线4均为抗拉钢丝绳。
如图2所示，所述深部固定装置1包括深部固定管体1-1，深部测量基线连接杆1-2，深部倒刺1-3。深部倒刺1-3以高强度钢筋为材料。深部倒刺1-3与深部固定管体1-1通过焊接连接。深部测量基线连接杆1-2与深部固定管体1-1通过焊接连接。深部倒刺1-3与深部固定管体1-1成40°角，在推送过程中深部倒刺1-3受压弯曲，到达预定位置后，通过拉拽深部测量基线，深部倒刺1-3反向受力，处于张开状态，深部倒刺1-3末端嵌入钻孔壁中，实现固定装置的位置固定。如图4所示，所述浅部固定装置3包括浅部固定管体3-1，浅部测量基线连接杆3-2，浅部倒刺3-3。浅部倒刺3-3以高强度钢筋为材料，浅部倒刺3-3与浅部固定管体3-1通过焊接连接。浅部测量基线连接杆3-2与浅部固定管体3-1通过焊接连接。浅部倒刺3-3与浅部固定管体3-1成40°角，在推送过程中浅部倒刺3-3受压弯曲，到达预定位置后，通过拉拽浅部测量基线，浅部倒刺3-3反向受力，处于张开状态，浅部倒刺3-3末端嵌入钻孔壁中，实现固定装置的位置固定。
所述的浅部保护套管5为高强度PVC材质，浅部保护套管5的直径大于钻孔的半径，小于钻孔直径。浅部保护套管5每段端头外壁开有螺纹，浅部保护套管5通过螺纹相互连接。
所述推送头6为高强度pvc管加工而成，末端开有螺纹，与浅部保护套管5连接。另一端安装有一直径略小于深部固定管体1-1和浅部固定管体3-1的pvc管，用于在推送深部固定装置1或浅部固定装置3时与其连接，中部有一略小于钻孔直径的圆盘，防止在推送过程中浅部保护套管5或深部保护套管7压迫浅部固定装置1或深部固定装置3。
如图3所示，所述深部保护套管7包括保护管体2-1、保护倒刺2-2。在保护管体2-1首尾分别有一组保护倒刺2-2，保护倒刺2-2以高强度钢筋为材料，保护倒刺2-2与保护管体2-1通过焊接连接，保护倒刺2-2与保护管体2-1成40°角，在推送过程中保护倒刺2-2受压弯曲，到达预定位置后，保护倒刺2-2仍处于受压状态，保证深部保护套管7在钻孔内位置固定，用以保护深部测量基线2。
现场使用时，根据所需测量的被保护层膨胀变形量或煤层顶底板离层量，在井下选定位置尽量垂直于煤层或岩层施工钻孔。深部测量基线2与深部固定装置1连接后深部测量基线2依次从深部保护套管7，推送头6，浅部保护套管5穿过，依次将深部固定装置1，深部保护套管7，推送头6放入钻孔，连接浅部保护套管5将深部固定装置1推送至指定位置，撤出推送头6和浅部保护套管5，将深部测量基线2末端固定。然后将浅部测量基线4与浅部固定装置3连接，浅部测量基线4依次从推送头6，浅部保护套管5中穿过，依次将浅部固定装置3，推送头6放入钻孔，连接浅部保护套管5，将浅部固定装置3推送至指定位置，为观测到压缩变形，浅部固定装置3与深部保护套管7间应保持10cm左右的距离。为保证浅部保护套管不对浅部固定装置3产生影响，在浅部固定装置3安装到位后，将浅部保护套管5撤出5cm左右，在孔口将浅部保护套管5固定。分别在深部测量基线2和浅部测量基线 4末端配重，搭放与观测架上，自然下垂，在深部测量基线2和浅部测量基线4上分别做不同标记，记录配重自然下垂后两标记的相对位置与位置顺序。根据两标记间的距离结合钻孔角度即可换算出被保护层膨胀变形量或顶底板离层量。
Claims (1)
1.一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置，包括深部固定装置(1)、深部测量基线(2)、浅部固定装置(3)、浅部测量基线(4)、浅部保护套管(5)、推送头(6)、深部保护套管(7),其特征在于：
a.所述深部固定装置(1)上的深部倒刺(1-3)焊接在深部固定管体(1-1)上、浅部固定装置(3)上的浅部倒刺(3-3)焊接在浅部固定管体(3-1)上，深部倒刺(1-3)与浅部倒刺(3-3)在推送过程中受压弯曲，到达预定位置后，通过拉拽深部测量基线(2)或浅部测量基线(4)，深部倒刺(1-3)或浅部倒刺(3-3)反向受力，处于张开状态，倒刺末端嵌入钻孔壁中，实现深部固定装置(1)和浅部固定装置(3)的位置固定；
b.所述深部保护套管首尾各有一组保护倒刺(2-2)，两组保护倒刺(2-2)均焊接在保护管体(2-1)上，保护倒刺(2-2)在推送过程中受压弯曲，到达指定位置后，深部保护套管(7)利用保护倒刺(2-2)的弹性实现在钻孔中的位置固定，用以保护深部测量基线(2)不受采动影响；
c.所述深部固定装置(1)、深部保护套管(7)、浅部固定装置(3)、浅部保护套管(5)之间均有一定距离，在观测过程中可相对移动，即可以观测到煤层的压缩变形也可以观测到煤层的膨胀变形。
Priority Applications (1)
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| CN201920393704.8U CN209927122U (zh) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 一种远距离被保护层膨胀变形量及顶底板离层量测定装置 |
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Cited By (3)
| 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 |
| CN113063366A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种在倾斜被保护煤层内测定膨胀变形率的方法 |
| CN114018210A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-08 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 一种地下洞室围岩变形监测装置 |
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