[发明专利]一种巷道迎头空顶区竖向下沉量监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种监测巷道迎头空顶区竖向下沉量的装置及方法，适用于空顶区围岩控制。监测装置由连接机具和测杆两部分组成。监测时，连接机具分别安装在迎头顶板第二、三排锚杆上，并在监测点利用过程中保持固定，提高测量的精确度。将测杆凹槽嵌入连接机具上，根据杠杆原理使测杆一端与空顶区测点接触，记录此时测杆长度和测杆与垂线夹角，通过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值就是测点处变形量，测量结束后测杆可放置在连接机具上。本其操作简单、存放方便、成本低且利用率和安全性高、结果准确，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

本发明涉及一种巷道迎头空顶区竖向下沉量监测装置及方法，尤其是一种适应于矿山和岩土工程领域使用的一种巷道迎头空顶区竖向下沉量监测装置及方法。

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，提出一种操作简单、存放方便、成本低且利用率和安全性高、结果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竖向下沉量监测装置，包括连接机具和测杆两部分；所述连接机具包括套筒、紧固阀和焊接架，所述套筒为柱状空心结构，套筒的内径与设置在巷道顶板上的锚杆尾部相互匹配，套筒上设有焊接架以及用以固定套筒的紧固阀；所述测杆为圆柱状杆体，杆体长度L利用公式：L≥2M+0.5N确定，式中：M为巷道顶板锚杆的排距，N为巷道迎头空顶距，以掘进方向为前，则测杆距杆体一端M处设有与焊接架结构匹配的凹槽，距杆体同一端0.5M处设有坡度仪，杆体在放置时应遵循坡度仪距迎头较远原则放置。

所述的连接机具应在空顶区测点利用过程中一直保持固定在原位。

一种巷道迎头空顶区竖向下沉量监测装置的使用方法，其步骤如下：

a.将连接机具Ⅰ、连接机具Ⅱ的套筒分别套入迎头同一纵排正中间或者靠近正中间的第二横排锚杆和第三横排锚杆的外露端，使连接机具Ⅰ、连接机具Ⅱ的焊接架在同一侧且平行，可使测杆放上，转动紧固阀固定；

b.将测杆放置在连接机具Ⅰ、连接机具Ⅱ的焊接架上，测杆的凹槽嵌入前排的连接机具Ⅱ的焊接架上，调节连接机具Ⅰ、连接机具Ⅱ在锚杆上的高度使测杆处于水平放置；

c.将测杆,后端从后排焊接架移出并下压，使测杆前端接触迎头空顶区域中点或靠近中点的测点，记录此时的坡度仪上的角度θ₁；

d.测量结束后，将测杆后端重新放回后排焊接架上，且每0.5h～8h测量测点，记录坡度仪上的角度θ₂(θ₃θ₄……θ_n)。

e.利用公式：h＝a₁-a₂(a₃a₄……a_n)＝Lcosθ₁-Lcosθ₂(θ₃θ₄……θ_n)计算巷道顶板每次的竖向下沉总量h，式中a₁代表第一次测量测杆竖向高度；a₂代表第二次测量测杆竖向高度；L为测杆固定长度。