CN218760029U - 一种被保护层膨胀变形量的测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种被保护层膨胀变形量的测定装置，包括包括伸缩保护外套、压力弹簧、位移传感器、首端固定装置、第一连接钻杆、尾端固定装置、第二连接钻杆、推送装置、铠装电缆、数显终端。利用钻机将推送装置预定位置，通过反向拉动转杆固定首端固定装置和尾端固定装置。待保护层回采时通过位移传感器实时监测位移变化量，并通过输入控制模块输入钻孔与煤层的角度、煤层厚度参数，利用数显终端中的处理器模块计算出被保护层的膨胀变形量，并通过显示器显示被保护层膨胀变形量数据。本发明操作简单，便于运输，系统简单，可靠性高，可实时显示被保护层的膨胀变形量，实现了被保护层位移变化量的高精度测量，更精确得出被保护层的膨胀变形量。

Description

一种被保护层膨胀变形量的测定装置

技术领域

本实用新型涉及煤层防治瓦斯突出安全治理技术领域，具体而言，涉及一种被保护层膨胀变形量的测定装置。

背景技术

矿井瓦斯是影响煤矿安全生产的主要因素之一 ，瓦斯问题已成为制约矿井生产能力、影响矿井安全和经济效益的重大问题。我国煤炭生产主要为地下作业，煤炭赋存的地质条件复杂多变，经常受到瓦斯、水、火、粉尘、顶板等自然灾害的威胁，其中瓦斯事故尤为严重。近年来，随着开采强度的增大以及开采深度的增加，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井日益增多，防治煤与瓦斯突出的措施是实现高瓦斯突出矿井安全高效开采的前提。防突措施分为区域防突措施和局部防突措施，而开采保护层是防治煤与瓦斯突出最经济、最有效的区域防突措施。根据国家安全生产监督管理总局2019年颁布的《防治煤与瓦斯突出细则》第五十五条规定：矿井首次开采某个保护层或者保护层与被保护层的层间距、岩性及保护层开采厚度等发生了较大变化时，应当对被保护层的保护效果及其有效保护范围进行实际考察。经保护效果考察有效的范围为无突出危险区。若经实际考察被保护层的最大膨胀变形量大于3‰，则检验和考察结果可适用于具有同一保护层和被保护层关系的其他区域。最大膨胀变形量未超过3‰的，必须对每个被保护工作面的保护效果进行检验。

目前多采用深部基点法对测定被保护层的膨胀变形量，即向被保护层施工穿层钻孔，在被保护层煤层顶板及底板各安装一对钢楔固定深部基点，钢楔由钢管和钢板做成，形状如倒楔形锚杆。煤层顶板的钢楔焊接一直径10mm钢筋，穿过煤层底板的钢楔至孔口。煤层底板的钢楔焊有一根直径15mm的无缝钢管，套在与顶板钢楔相连的钢筋外。在保护层的采动作用下，固定于顶板的钢筋与固定于底板的钢管随顶底板移动，钢筋与钢管的相对位移便是煤层的变形量。用百分表和千分卡尺测定钢管与钢筋的相对位移。该方法在实际操作过程繁琐，材料消耗量大，存在安全隐患。回采过程中受采动影响，钢楔易产生错动，造成测量结果失真，采用人工读取位移量、计算膨胀变形量，易造成误差。

实用新型内容

本实用新型正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种被保护层膨胀变形量的测定装置。

一种被保护层膨胀变形量的测定装置，包括首端固定装置、伸缩保护外套、压力弹簧、位移传感器、第一连接钻杆、尾端固定装置、第二连接钻杆、推送装置、铠装电缆、数显终端，所述伸缩保护外套固定连接在所述首端固定装置内，所述压力弹簧前端与所述伸缩保护外套的相连接，所述压力弹簧末端与所述位移传感器的外壁相连接，所述位移传感器前端还与所述伸缩保护外套相铰接，所述位移传感器末端与所述第一连接钻杆前端相连接，所述第一连接钻杆末端与所述尾端固定装置相连接，所述第二连接钻杆前端与所述尾端固定装置相连接，所述第二连接钻杆末端与所述推送装置相连接，所述铠装电缆前端与所述位移传感器末端相连接，所述铠装电缆末端与所述数显终端相连接。

进一步优选的，在所述首端固定装置和尾端固定装置的外壁上设有一圈铰接的倒刺，所述倒刺镶嵌在所述首端固定装置、所述尾端固定装置的外壁上，在所述首端固定装置、所述尾端固定装置的外壁均上镶嵌3～6个倒刺，所述倒刺与所述首端固定装置、所述尾端固定装置为40°～60°，在所述首端固定装置、所述尾端固定装置送入钻孔时，倒刺张开40°角紧贴在钻孔内壁，推送至预定位置时，通过钻机钻杆拉动所述推送装置，所述倒刺反向受力，插入钻孔岩（煤）壁中，实现所述首端固定装置、所述尾端固定装置的位置固定。

进一步优选的，所述推送装置前端通过螺纹孔与所述第二连接钻杆尾端相连接，所述推送装置尾端通过反向螺纹孔与钻机的钻杆相连接。

进一步优选的，所述第一连接钻杆末端和所述第二连接钻杆上端通过正向螺纹与所述尾端固定装置相连接。

进一步优选的，铠装电缆与位移传感器末端连接后依次穿过所述第一连接钻杆、所述尾端固定装置、所述第二连接钻杆、所述推送装置中部与所述数显终端相连接。

有益效果：本发明采用位移传感器代替传统钢筋与钢管测量被保护层的膨胀变形量，测量精度高；同时通过数显终端可实时监测被保护层的膨胀变形量，生成膨胀位移量台账、膨胀变形量台账；首端固定装置、尾端固定装置采用倒刺方式代替传统钢楔固定方式，操作简单，便于运输，系统简单，可靠性高。

附图说明

图1示出了本实用新型的结构示意图；

图2示出了本实用新型首端固定装置的结构示意图；

图3示出了数显终端的系统框图；

在附图中，1-伸缩保护外套；2-压力弹簧；3-位移传感器；4-首端固定装置；5-第一连接钻杆；6-尾端固定装置；7-第二连接钻杆；8-推送装置；9-铠装电缆；10-数显终端。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1~图3所示的一种被保护层膨胀变形量的测定装置，包括首端固定装置4、伸缩保护外套1、压力弹簧2、位移传感器3、第一连接钻杆5、尾端固定装置6、第二连接钻杆7、推送装置8、铠装电缆9、数显终端10，伸缩保护外套1固定连接在首端固定装置4内，压力弹簧2前端与伸缩保护外套1的相连接，压力弹簧2末端与位移传感器3的外壁相连接，位移传感器3前端还与伸缩保护外套1相铰接，位移传感器3末端与第一连接钻杆5前端相连接，第一连接钻杆5末端与尾端固定装置6相连接，第二连接钻杆7前端与尾端固定装置6相连接，第二连接钻杆7末端与推送装置8相连接，铠装电缆9前端与位移传感器3末端相连接，铠装电缆9末端与数显终端10相连接。

具体的，在首端固定装置4和尾端固定装置6的外壁上设有一圈铰接的倒刺11，倒刺11镶嵌在首端固定装置4、尾端固定装置6的外壁上，在首端固定装置4、尾端固定装置6的外壁均上镶嵌3～6个倒刺11，倒刺11与首端固定装置4、尾端固定装置6为40°～60°，在首端固定装置4、尾端固定装置6送入钻孔时，倒刺11张开40°角紧贴在钻孔内壁，推送至预定位置时，通过钻机钻杆拉动推送装置8，倒刺11反向受力，插入钻孔岩（煤）壁中，实现首端固定装置4、尾端固定装置6的位置固定。

具体的，推送装置8前端通过螺纹孔与第二连接钻杆7尾端相连接，推送装置8尾端通过反向螺纹孔与钻机的钻杆相连接。

具体的，第一连接钻杆5末端和第二连接钻杆7上端通过正向螺纹与尾端固定装置6相连接。

具体的，铠装电缆9与位移传感器3末端连接后依次穿过第一连接钻杆5、尾端固定装置6、第二连接钻杆7、推送装置8中部与数显终端10相连接。

具体的，数显终端10包括电源模块、处理器模块、显示器模块、输入控制模块、后台终端，电源模块为数显终端10供电；处理器模块用于计算被保护层的膨胀变形量，并将实时记录的膨胀位移量、膨胀变形量数据上传至所述后台终端，以生成膨胀位移量台账、膨胀变形量台账；输入控制模块用于向所述处理器模块发送位移量、膨胀变形量归零指令；后台终端用于通过无线通讯的方式接收所述处理器模块发送的实时记录的膨胀位移量、膨胀变形量数据，以生成膨胀位移量台账、膨胀变形量台账；显示器模块用于显示各种数据。

本装置的使用方法为：

步骤一，在煤（岩）巷道中选择合适的位置，利用钻机、钻杆、钻头施工钻孔，钻孔穿过被保护层顶板或底板1-2m后停止施工，退出钻杆及钻头；

步骤二，利用钻机钻杆连接推送装置8，将首端固定装置4、尾端固定装置6推送至预定位置；

步骤三，利用钻机向外拉动推送装置8，带动尾端固定装置6、首端固定装置4，使尾端固定装置6、首端固定装置4中的倒刺11反向受力，倒刺11尾端外张插入钻孔岩（煤）壁中，实现尾端固定装置6、首端固定装置4的固定；

步骤四，将铠装电缆9外端与数显终端10相连接，并通过输入控制模块使显示器归零，并输入钻孔与煤层的角度、煤层厚度参数，实时监测数显终端10的膨胀量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)

1.一种被保护层膨胀变形量的测定装置，其特征在于，包括首端固定装置、伸缩保护外套、压力弹簧、位移传感器、第一连接钻杆、尾端固定装置、第二连接钻杆、推送装置、铠装电缆、数显终端，所述伸缩保护外套固定连接在所述首端固定装置内，所述压力弹簧前端与所述伸缩保护外套的相连接，所述压力弹簧末端与所述位移传感器的外壁相连接，所述位移传感器前端还与所述伸缩保护外套相铰接，所述位移传感器末端与所述第一连接钻杆前端相连接，所述第一连接钻杆末端与所述尾端固定装置相连接，所述第二连接钻杆前端与所述尾端固定装置相连接，所述第二连接钻杆末端与所述推送装置相连接，所述铠装电缆前端与所述位移传感器末端相连接，所述铠装电缆末端与所述数显终端相连接。

2.根据权利要求1所述的被保护层膨胀变形量的测定装置，其特征在于，在所述首端固定装置和尾端固定装置的外壁上设有一圈铰接的倒刺，所述倒刺镶嵌在所述首端固定装置、所述尾端固定装置的外壁上，在所述首端固定装置、所述尾端固定装置的外壁均上镶嵌3～6个倒刺，所述倒刺与所述首端固定装置、所述尾端固定装置为40°～60°。

3.根据权利要求1所述的被保护层膨胀变形量的测定装置，其特征在于，所述推送装置前端通过螺纹孔与所述第二连接钻杆尾端相连接，所述推送装置尾端通过反向螺纹孔与钻机的钻杆相连接。

4.根据权利要求1所述的被保护层膨胀变形量的测定装置，其特征在于，所述第一连接钻杆末端和所述第二连接钻杆上端通过正向螺纹与所述尾端固定装置相连接。

5.根据权利要求1所述的被保护层膨胀变形量的测定装置，其特征在于，所述铠装电缆与所述位移传感器末端连接后依次穿过所述第一连接钻杆、所述尾端固定装置、所述第二连接钻杆、所述推送装置中部与所述数显终端相连接。

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