一種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置及其監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦沖擊地壓防治、礦山巖體變形監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置及其監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井工作面回采過程中，煤體受到礦山壓力的作用可能產(chǎn)生沖擊地壓事故，巷道變形嚴(yán)重，對工作面的安全生產(chǎn)和工作人員的生命安全造成極大的威脅。煤體橫向變形是礦山壓力顯現(xiàn)的現(xiàn)象之一，也是判別沖擊地壓是否發(fā)生的重要參考條件。由于煤體可采，受回采貨到影響大，要求數(shù)據(jù)監(jiān)測間隔時(shí)間短，因此發(fā)明一種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置對研究沖擊地壓防治具有重要的實(shí)踐意義。
[0003]目前，國內(nèi)外很多學(xué)者對探測采煤工作面煤體變形研制了一些裝置及方法，專利201310127426.9公開“采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器及探測方法”，該探測器計(jì)探測方法是利用固定在鉆孔內(nèi)的大、小直徑鋼管(帶位移刻度線)受到煤體變形產(chǎn)生的相對位移來實(shí)現(xiàn)對表征煤體變形，該探測器及探測方法雖然可以監(jiān)測不同時(shí)刻煤體變形量，但是無法實(shí)時(shí)的記錄數(shù)據(jù)，只能靠工作人員不同時(shí)刻讀取數(shù)據(jù);專利20141037533.9提出了“工作面采空區(qū)側(cè)向煤體塑性區(qū)寬度監(jiān)測確定方法”，該方法通過在非回采幫水平鉆孔布設(shè)鉆孔應(yīng)力計(jì)，監(jiān)測各測點(diǎn)應(yīng)力變化，確定煤體塑性區(qū)寬度，該方法是通過監(jiān)測應(yīng)力變化曲線類型來判斷煤體的破壞范圍，不能直觀表現(xiàn)煤體橫向變形量及一孔多點(diǎn)的監(jiān)測；專利201410379987.2公開了一種沖擊煤體擴(kuò)容量的定量觀測確定方法，分別在三個水平觀測鉆孔內(nèi)安裝一個應(yīng)力觀測裝置和兩個位移觀測裝置記錄煤層豎向、橫向位移量，得到各監(jiān)測點(diǎn)的擴(kuò)容量，該方法工程量大，操作繁瑣。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的裝置及方法在不同鉆孔完成，影響因素多，所測結(jié)果具有較大離散性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述裝置存在的問題，本發(fā)明提出了一種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置及其監(jiān)測方法，該裝置可以實(shí)現(xiàn)一孔多點(diǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效。
[0006]本發(fā)明的任務(wù)之一是提供一種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置。
[0007]—種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置，包括位于井上的數(shù)據(jù)處理單元、位于工作面的數(shù)據(jù)傳送單元和位于鉆孔內(nèi)的至少一個測量單元；
[0008]所述測量單元包括液壓式橫向位移測定儀、固定卡環(huán)和推送桿，所述固定卡環(huán)連接在所述液壓式橫向位移測量儀的前端，所述推送桿用于將所述固定卡環(huán)和液壓式橫向位移測定儀推送至待測試點(diǎn)，所述固定卡環(huán)為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括環(huán)面和空腔，所述環(huán)面靠近外側(cè)處設(shè)置有線路通口，所述環(huán)面上布設(shè)有至少一個卡釘和與之相配合的導(dǎo)向槽，所述卡釘可在所述導(dǎo)向槽內(nèi)順時(shí)針滑動，所述卡釘?shù)念^部設(shè)置在環(huán)面的內(nèi)側(cè)，所述卡釘?shù)募獯滩可斐鏊霏h(huán)面，在卡釘順時(shí)針滑動方向處設(shè)置有臺階，所述臺階的底層與所述卡釘之間形成一定的夾角；
[0009]所述數(shù)據(jù)傳送單元包括控制盒和線路，所述線路的一端連接在所述液壓式橫向位移測量儀上，另一端連接在控制盒內(nèi)，所述控制盒的另一端通過線路連接至所述數(shù)據(jù)處理單元;在所述控制盒內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于將液壓式橫向位移測定儀監(jiān)測得到的位移量轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至所述數(shù)據(jù)處理單元。
[0010]上述技術(shù)方案帶來的直接有益技術(shù)效果是:
[0011]測量單元中的液壓式橫向位移測定儀通過固定卡環(huán)來固定，使裝置與煤體融合成一個整體，避免了利用彈性“倒爪”固定時(shí)出現(xiàn)彎折、不牢靠的現(xiàn)象。
[0012]固定卡環(huán)的結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，通過順、逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)與煤體的結(jié)合和分離，從而實(shí)現(xiàn)對裝置的安裝和回收。
[0013]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述臺階的底層與所述卡釘之間的夾角為30?60°。
[0014]卡釘在導(dǎo)向槽中滑動，當(dāng)順時(shí)針滑動到臺階處時(shí)，在臺階的阻力下，可固定在臺階處，進(jìn)一步尖刺部伸入側(cè)面的煤體中。
[0015]作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)處理單元為計(jì)算機(jī)。
[0016]優(yōu)選的，所述卡釘設(shè)置有三個。
[0017]優(yōu)選的，在所述空腔壁處設(shè)置有凹槽，所述液壓式橫向位移測定儀的前段頭處設(shè)置有與所述凹槽配合的卡頭。
[0018]優(yōu)選的，所述液壓式橫向位移測定儀最外側(cè)的套筒上還設(shè)置有托板，所述控制盒內(nèi)設(shè)置有用于控制所述托板升降的開關(guān)。
[0019]優(yōu)選的，所述鉆孔內(nèi)的測量單元同時(shí)設(shè)置有2?3個。
[0020]本發(fā)明的另一任務(wù)是提供在線監(jiān)測煤體橫向變形的方法，依次包括以下步驟:
[0021 ] a根據(jù)煤層地質(zhì)條件，選擇監(jiān)測工作面，并鉆取鉆孔；
[0022]b安裝監(jiān)測所需的測量單元，
[0023]所述測量單元包括液壓式橫向位移測定儀、固定卡環(huán)和推送桿，所述固定卡環(huán)為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括環(huán)面和空腔，所述環(huán)面靠近外側(cè)處設(shè)置有線路通口，所述環(huán)面上布設(shè)有至少一個卡釘和與之相配合的導(dǎo)向槽，所述卡釘可在所述導(dǎo)向槽內(nèi)順時(shí)針滑動，所述卡釘?shù)念^部設(shè)置在環(huán)面的內(nèi)側(cè)，所述卡釘?shù)募獯滩可斐鏊霏h(huán)面，在卡釘順時(shí)針滑動方向處設(shè)置有臺階，所述臺階的底層與所述卡釘?shù)闹g形成一定的夾角；
[0024]將固定卡環(huán)安裝在所述液壓式橫向位移測定儀的前端，將推送桿安裝在液壓式橫向位移測定儀的后端，并利用推送桿將固定卡環(huán)和液壓式橫向位移測定儀送至鉆孔內(nèi)的待測試點(diǎn)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)推送桿，同時(shí)卡釘沿導(dǎo)向槽和臺階滑動，卡設(shè)在臺階上并慢慢釘入煤體內(nèi)，以將固定卡環(huán)與液壓式橫向位移測定儀固定;若測量單元有一個以上，按此順序依次送至鉆孔內(nèi)的待測試點(diǎn)；
[0025]c在井上布置數(shù)據(jù)處理單元，在工作面布置數(shù)據(jù)傳送單元，所述數(shù)據(jù)傳送單元包括控制盒和線路，將線路的一端連接在液壓式橫向位移測量儀上，另一端連接在控制盒內(nèi)，將控制盒的另一端通過線路連接與數(shù)據(jù)處理單元連接，并在控制盒內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，
[0026]d監(jiān)測，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將液壓式橫向位移測定儀監(jiān)測得到的位移量轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至所述數(shù)據(jù)處理單元；
[0027]e監(jiān)測完成后，將推送桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，解松卡釘，由外向內(nèi)依次取出各液壓式橫向位移測定儀。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:
[0029](I)同一鉆孔可以布設(shè)多個裝置，既實(shí)現(xiàn)了一孔多點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測又解決了監(jiān)測點(diǎn)相互干擾的問題；
[0030](2)同一條件下所得數(shù)據(jù)更具有可比性，有利于分析；
[0031 ] (3)監(jiān)測裝置完全布設(shè)在鉆孔內(nèi)部，避免了巷道擴(kuò)幫造成監(jiān)測中斷問題發(fā)生；
[0032](4)采用實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，可以捕捉更多、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；
[0033](5)提出的機(jī)械式固定卡環(huán)和電控固定托板實(shí)現(xiàn)了對裝置的固定和解放，并通過推送桿實(shí)現(xiàn)裝置的回收再利用，節(jié)省了監(jiān)測成本。
【附圖說明】
[0034]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0035]圖1為本發(fā)明在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為固定卡環(huán)部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3為測量單元與數(shù)據(jù)處理單元部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4為推送桿部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖中，1、固定卡環(huán)，1.1、導(dǎo)向槽，1.2、卡釘，1.3、臺階，1.4、線路通口，2、液壓式橫向位移測定儀，2.1、前端，2.2、內(nèi)筒，2.3、外缸，2.4、底端，2.5、接線口，2.6、托板，3、控制線，4、傳輸線，5、控制盒，5.1、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，5.2、開關(guān)，6、計(jì)算機(jī)，7、推送桿。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0041]本發(fā)明，一種在線監(jiān)測煤體橫向變形裝置，包括位于井上的數(shù)據(jù)處理單元、位于工作面的數(shù)據(jù)傳送單元和位于鉆孔內(nèi)的至少一個測量單元。
[0042]如圖1和圖3所示，數(shù)據(jù)處理單元為計(jì)算機(jī)6，數(shù)據(jù)傳送單元包括控制盒5、控制線3和傳輸線4，控制盒5內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器5.1和開關(guān)5.2，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器5.1通過傳輸線4連接在液壓式橫向位移測定儀2上，開關(guān)5.2通過傳輸線4與托板2.6連接，控制盒5的另一端通過傳輸線4連接導(dǎo)計(jì)算機(jī)6，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將液壓式橫向位移測定儀上測量的位移傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行觀測與處理。
[0043]由于本發(fā)明測量單元的結(jié)構(gòu)及其線路簡單，因此，本發(fā)明在鉆孔內(nèi)