[发明专利]一种巷道迎头空顶区顶板变形量监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种巷道迎头空顶区顶板变形量监测装置及方法，适用于矿山和岩土工程使用。监测装置由固定机具和测杆两部分组成，监测时固定机具安装在迎头顶板锚杆上，并在监测点利用过程中保持固定，测杆通过嵌入固定机具不同测孔改变监测方向，通过调节测杆长度改变监测长度，两者配合可监测空顶区不同区域；监测过程中，根据杠杆原理使测杆一端接触空顶区测点，记录此时测杆长度和测杆与垂线夹角，计算得到测点与测杆另一端的竖直高度，两次测量得到的竖直高度差就是测点处变形量。其安装便利、操作简单、监测范围广、成本低且利用率和安全性高、结果较准确，可有效降低空顶区顶板变形量监测的不准确性和高危险性。

技术领域

本发明涉及一种监测装置及方法，尤其适用于一种矿山和岩土工程领域使用的巷道迎头空顶区顶板变形量监测装置及方法。

背景技术

顶板事故是煤矿安全生产的重要隐患，其中巷道迎头空顶区的垮冒占有重要比例，所以监测巷道迎头空顶区顶板变形量至关重要，可以使顶板得到及时支护，减少巷道围岩变形破坏。传统的监测方法较少，一般是人员进入采空区利用传统工具测量，存在诸多问题。

传统巷道迎头采空区顶板变形量监测存在诸多问题，特别是在煤巷中。叙述如下：①需要人员携带测量机具进入空顶区测量，存在较大的安全隐患；②操作工具简单，一般用钢尺测量，没有辅助工具，测量结果准确性差；③当迎头停放设备时，人员进入困难，给空顶区测量带来困难，导致无法及时了解空顶区顶板状况。这些问题严重影响之后的工序进行且人身安全受到危害。

发明内容

技术问题：针对上述问题，提出一种安装便利、操作简单、监测范围广、成本低且利用率和安全性高、结果较准确的巷道迎头空顶区顶板变形量的监测装置和方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明的巷道迎头空顶区顶板变形量监测装置，包括固定机具和测杆装置，所述固定机具包括套筒、紧固阀、焊接管和弧形管，其中套筒内径与锚杆直径相匹配，套筒上横向设有焊接管，并通过紧固阀固定焊接管，焊接管两端分别与弧形管两端相连接，弧形管上设有多个贯通测孔，测孔直径为弧形管直径一半；

所述测杆装置包括测杆、凸出杆、凹槽和坡度仪，所述测杆包括螺纹杆和中空管，螺纹杆和中空管相互独立且螺纹杆可在中空管中旋转，改变测量长度，测量迎头空顶区不同区域，以掘进面为前，坡度仪安装在中空管后端不超过1/2范围内，凸出杆设置在中空管正中间，所述凸出杆上设有凹槽，凸出杆与弧形管上的测孔尺寸匹配，能够使凸出杆放入测孔内，凹槽的宽度与弧形管的直径匹配，形成卡扣，防止滑落。

所述的固定机具应在空顶区测点利用过程中一直保持固定在原位，避免前后两次测量因测孔的竖向位置变化而导致测量结果不准确。

所述的测孔可根据实际需要监测的点，在弧形管上添加，使测杆在与该测孔结合时长轴和需要监测的测点在同一平面上，一般设置1～10个。

通过使凸出杆上的凹槽嵌入不同测孔内，改变测杆监测方向，测量迎头空顶区不同区域。

一种巷道迎头空顶区顶板变形量监测方法，其步骤如下：

a.将固定机具的套筒套入迎头第一排锚杆的外露端，转动紧固阀固定，使焊接管的纵向轴线与巷道长轴线平行；

b.预先标记空顶区测点，将测杆装置的凸出杆放入合适的测孔中，使测杆长轴与测点在同一平面，将凸出杆上的凹槽嵌入测孔，调节螺纹杆长度，并下压测杆后端使螺纹杆的前端接触测点，记录此时测杆长度L₁和坡度仪上的角度θ₁作为首次测量标准，测量结束后将测杆装置取下放置在安全位置；