[发明专利]多点位底板离层监测仪及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿监测仪器。

背景技术

目前，对矿山巷道或工作面围岩离层的监测主要是对巷道顶板进行监测，而且离层监测基点数比较少，一般为1-2个。如中国专利公开的顶板下沉离层指示仪(申请号98243841)、围岩离层监测仪(申请号200730013939)、围岩离层监测报警仪(申请号200420039443)、多方位围岩离层监测报警仪(申请号200620083761)和多方位双功能围岩离层监测报警仪(申请号200710013233)等。所有这些仪器的结构都大同小异，都是由锚头、拉绳、套管和测尺组成，使用时，锚头固定在岩孔底，测尺通过套管安装在孔口，顶板离层时测尺缩回岩孔里，从而测得离层量的大小。上述仪器的共同不足是，测点少，不能反映整个岩层内的细部离层情况，而且由于测尺下垂在孔外，适用于测顶板，不适用监测底板。

因为在煤矿开采中有时先采下层煤，当再采上一层煤时，煤层底板也要发生离层，为生产安全，需要对底板的离层情况进行监测，至今为止，还没有对煤层底板离层进行监测的监测仪。为此，发明人承担了国家973项目“煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究”(编号：2010CB226805)，本发明是该项目研究内容中的一部分成果。

发明内容

本发明的目的是设计一种能监测煤层底板离层的监测仪。

本发明同时提供这种监测仪的使用方法。

为达到上述目的，本发明的监测仪主要由基点锚头、拉绳、基体套管和测尺组成，其特征在于，在所述的基体套管的顶部连接出多个水平方向的伸出管，每个伸出管上开有朝上的观察缝，伸出管内均安装有测尺，从观察缝能看到测尺读数，每个测尺都通过拉绳连接各自的锚头，每个拉绳用螺钉活动连接在测尺上，而且在钻孔内分别有不同的长度。

另外测尺刻度数范围是0～150mm，有15个大格，每个大格是10mm；每个大格又分5个小格，每个小格2mm。

本发明工作原理是，每个基点锚头按深浅不同的顺序固定在底板岩层的钻孔内，分别处于不同位置的测点，从下至上依次称为1^#、2^#、3^#、4^#......测点，当岩层内发生离层时，离层下方的岩石将带动固定住的基点锚头向下运动，并拉动测尺位移。此时，测尺上的读数可显示各个锚头不同的位移量，根据各个锚头位移量的不同，可以得知离层所发生的大体位置以及离层的大小；由最深部的测尺读数可以知道测量范围内底板总的离层量。

本发明的使用方法描述如下：

第一步：在需要监测的煤层顺槽中的底板上向下打钻孔，钻孔深度至设计深度；

第二步：把本发明的多点位底板离层监测仪安装在钻孔中；安装时，首先安装最深部的锚头，取拉绳最长的1^#测点锚头放入钻孔内，用顶杆顶入钻孔底部(即1^#测点的安装位置)；记录顶杆的顶入长度(即安装深度)；再依次将2^#、3^#、4^#等测点锚头用顶杆顶入钻孔中，并记录下每个锚头测点的位置；将基体管头插入钻孔并固定在孔口上，将每个拉绳拉紧后，用螺钉固定在各自的测尺上，记录下所有测尺的初始读数(或调零位)和安装时间，安装完毕；

第三步：记录底板岩层位移变化数据；从安装离层监测仪开始至工作面回采前，每5天读数、记录一次；从工作面回采开始至距离监测点50m范围内时，每3天读数、记录一次；从距离工作面50m开始，每天读数、记录一次；上述记录数据精确到毫米；若发现数据变化较大时，应增加每天的记录次数；

第四步：根据上下相邻两个测点的位移变化判断底板岩层的离层情况，两个测点之间的离层情况判断如下：

①当相邻两个测点的位移相同时，说明两个测点之间没有发生离层；

②当相邻两个测点的位移不同，且下方测点的位移比上方测点的位移大时，说明两个测点之间有离层发生，差值即为产生的离层量；

③当相邻两个测点的位移不同，且下方测点的位移比上方测点的位移小时，说明一种可能是下方锚头没有固定好，还有一种可能是由于拉绳的长度太长，在一定的拉力长期作用下，表现出弹性松弛；

④若是存在已经发生位移的情况，测尺刻度读数突然回缩变为零，说明这个测点的拉绳断了。