[实用新型]一种被保护煤层膨胀变形量测定装置

说明书

本实用新型涉及一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，由两个结构相同的弹簧结构，钢丝绳和重锤组成。弹簧结构的作用相当于固定于煤层顶底板的上基点和下基点，由托杆、上部倾斜弹簧垫圈、强力弹簧、中部水平弹簧垫圈、卡爪、旋转轴、下部倾斜弹簧垫圈构成。上部倾斜弹簧垫圈、中部水平弹簧垫圈均焊接于托杆上；旋转轴镶插于两个中部水平弹簧垫圈间，旋转轴与卡爪焊接且可与卡爪一同绕旋转轴的轴心转动；下部倾斜弹簧垫圈焊接于卡爪上，并与上部倾斜弹簧垫圈通过强力弹簧连接；钢丝绳一端与托杆末端连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。该测定装置在孔内运输阻力小，可轻易绕过孔内障碍物，安装过程简便，测量数据准确，提高了工作效率。

技术领域

本实用新型涉及一种煤体膨胀变形测定装置，尤其涉及保护层开采过程中被保护煤层膨胀变形量的测定装置，属于煤与瓦斯突出防治技术领域。

背景技术

我国是煤与瓦斯突出事故十分严重的国家。长期的理论研究和工程实践表明，保护层开采及卸压瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出最安全、经济、有效的措施。《防治煤与瓦斯突出规定》第四十条中明确规定突出矿井首次开采某个保护层时，应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三，则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；否则，应当对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验。可见，准确测量被保护层膨胀变形量对于考察有效保护范围及卸压效果十分重要。

目前，现场测定被保护层膨胀变形量的方法是深部基点法。该方法的原理是向被保护层施工穿层钻孔，通过穿层钻孔在煤层的顶板及底板各施工固定一个基点，细钢筋连接于基点上并引出孔外，通过观测孔外两条钢筋的相对错动并结合钻孔的角度换算获得被保护层的膨胀变形量。传统方法采用一对钢楔作为基点固定于煤层的顶底板中，但钢楔在孔中运送过程中易被塌孔落煤堵塞，较难送至指定位置。并且当钻孔受采动影响变形或孔径变大时，钢楔容易发生松动甚至滑移，使测定结果误差较大。

发明内容

为了解决被保护层膨胀变形量测定装置不易运送至指定位置、钻孔发生变形孔径变大时基点容易松动造成测定结果误差大的难题，本实用新型提供一种被保护煤层膨胀变形量测定装置，以实现对被保护层膨胀变形量快速、准确的测定。

本实用新型一种被保护煤层膨胀变形量测定装置采用如下技术方案：该装置由两个结构相同的弹簧结构，钢丝绳和重锤组成。弹簧结构的作用相当于固定于煤层顶底板的上基点和下基点，由托杆、上部倾斜弹簧垫圈、强力弹簧、中部水平弹簧垫圈、卡爪、旋转轴、下部倾斜弹簧垫圈构成。该装置的特征在于上部倾斜弹簧垫圈、中部水平弹簧垫圈均焊接于托杆上；旋转轴镶插于两个中部水平弹簧垫圈间，旋转轴与卡爪焊接且可与卡爪一同绕旋转轴的轴心转动；下部倾斜弹簧垫圈焊接于卡爪上，并与上部倾斜弹簧垫圈通过强力弹簧连接；钢丝绳一端与托杆末端连接，另一端引出钻孔并与重锤连接。

所述的托杆，其特征在于托杆为Φ16mm圆钢筋，总长度为1000mm，托杆顶部和托杆底部位于托杆两端。

所述的上部倾斜弹簧垫圈，其特征在于上部倾斜弹簧垫圈内径为12mm，外径为17mm。一对上部倾斜弹簧垫圈呈对称状焊接于托杆两侧，焊接位置距离托杆顶部100mm，与托杆的夹角为30°。

所述的中部水平弹簧垫圈，其特征在于中部水平弹簧垫圈与上部倾斜弹簧垫圈尺寸相同。两对中部水平弹簧垫圈对称焊接于托杆两侧，并与两个上部倾斜弹簧垫圈方向一致，焊接位置距托杆顶部160mm，每对中的两个中部水平弹簧垫圈呈对面平行。

所述的旋转轴，其特征在于旋转轴由Φ8mm的圆钢筋制成，长度为45mm，旋转轴镶插于两个对面平行的中部水平弹簧垫圈间，旋转轴的中部与卡爪T形接口上端焊接，焊接段长度为12mm。