[实用新型]一种被保护煤层膨胀变形及煤层底板离层量测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种岩层变形测定装置，特别是针对被保护煤层膨胀变形及煤层底板离层量的测定装置。 

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。保护层开采势必导致岩层移动，煤层底板离层对巷道支护及井下作业造成重大威胁，实现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，底板基点相对孔口位移经角度换算即是煤层底板离层量。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，并且由于钻孔变形及钻屑影响钢楔很难运送至设计位置，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，本实用新型涉及一种被保护层煤层膨胀变形及煤层底板离层量的测定装置，该装置在闭合状态下可以在钻孔内任意移动，不受孔内钻屑及钻孔变形影响，到达设计孔深开启可进行孔内固定，安装过程省时省力且测定期间该装置不会受采动影响发生松动。 

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该装置孔内固定部件为一种弹簧机构，该机构在闭合后安装在托盘和卡爪之间的拉簧处于拉紧状态，到达设计孔深时在钻孔外拉动与销钉相连的尼龙绳，将销钉从弹簧机构拔出，拉力弹簧回缩带动卡爪运动将卡爪前端尖角卡入煤岩，实现该装置的孔内固定。 

该套装置使用之前需加工的两个弹簧机构，分别采用Φ14mm圆钢筋和六分管做托杆，并在托杆端头开螺纹，Φ14mm圆钢筋穿过六分管分别与各自的托杆进行螺纹连接。使用时首先从被保护煤层底板岩巷向该煤层施工穿层钻孔，打穿煤层进入顶板1m左右，完成该测定装置需要在煤层顶底板各利用该弹簧机构安装一个固定基点；用销钉将顶板弹簧机构闭合，利用圆钢筋将该机构运送至顶板指定位置后拉动尼龙绳拔出销钉，实现顶板基点固定；底板弹簧机构结构与顶板结构相同，利用六分管将该机构运送至煤层底板指定位置，拉开销钉实现底板基点固定；煤层采动时，圆钢筋和六分管发生相对位移，圆钢筋末端刻度相对六分管管口刻度变化经换算即为煤层膨胀变形量，六分管相对钻孔孔口刻度变化经换算即为煤层底板离层量。 

本实用新型的有益效果是，该装置孔内运输方便，不受钻孔变形及孔内障碍物影响，安装过程方便省力，受到采动影响不会发生滑落，并且可以同时直观的读出煤层膨胀变形量及煤层底板离层量两个重要参数，为保护层效果考察提供了有效的参数支撑。 

附图说明

图1是本实用新型装置安装完成后结构示意图。 

图2是本实用新型装置中弹簧机构结构示意图。 

图中：1-被保护煤层；2-煤层底板岩层；3-穿层钻孔；4-弹簧机构；5-Φ14mm圆钢筋；6-六分管；7-圆钢筋末端刻度；8-六分管末端刻度；40-连接有尼龙绳的销钉；41-托杆；42-托盘；43-底盘；44-卡爪；45-铰接件；46-拉力弹簧；47-固定孔；48-卡爪挂钩；49-销钉孔。 

具体实施方式

该装置孔内固定部件为一种弹簧机构4，如图2所示，使用时将拉力弹簧46一端挂在托盘42固定孔47内，另一端连接卡爪挂钩48，底盘43与卡爪44通过铰接件45相连，压紧两片卡爪44使两侧销钉孔49重合，拉力弹簧46拉伸蓄能，将连接有尼龙绳的销钉40插入销钉孔49，完成装置准备。弹簧机构4到达设计孔深时在钻孔外拉动尼龙绳拔出销钉40，拉力弹簧46回缩带动卡爪44运动将卡爪前端尖角卡入煤岩，实现该装置的孔内固定。 

现场作业时需首先从被保护煤层底板岩层2向该煤层1施工穿层钻孔3，打穿煤层进入顶板1m左右；用销钉40将顶板弹簧机构4闭合，该弹簧机构托杆41采用直径Φ14mm的圆钢筋，下端开螺纹可与同类钢筋直接连接，利用Φ14mm圆钢筋5将该机构运送至顶板指定位置，圆钢筋末端刻度7长约30cm，预留在钻孔外，之后拉动尼龙绳拔出销钉40，实现顶板基点固定；底板弹簧机构结构与顶板结构相同，采用六分管做托杆，与六分管6连接后，套在Φ14mm的圆钢筋5外，运送至煤层底板指定位置，拉开销钉40实现底板基点固定，六分管预留孔外10cm，六分管末端刻度8约有20cm刻度；煤层受到采动影响时，Φ14mm圆钢筋5和六分管6发生相对位移，读出圆钢筋末端刻度7相对六分管末端刻度8变化数值经换算即为煤层膨胀变形量，六分管末端刻度8相对钻孔孔口数值变化经换算即为煤层底板离层量。