[发明专利]一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置及方法

权利要求书

1.一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置，其特征在于，该装置包括伸缩保护外套、第一膨胀固定器、第一连接钻杆、位移传感器、压力弹簧、铠装电缆和数显表，位移传感器的一端与伸缩保护外套内部端面相铰接，位移传感器的另一端与第一连接钻杆相连接，位移传感器可在伸缩保护外套中沿轴向移动，伸缩保护外套中设有压力弹簧，压力弹簧的一端与伸缩保护外套相连接，另一端与位移传感器外壁相连接，第一连接钻杆另外与第一膨胀固定器相连接，位移传感器末端通过铠装电缆与外部数显表相连接；

所述第一膨胀固定器包括第一储液缸、第一储液缸推杆、第一液压膨胀胶囊、第一胶囊注液管、第一固定器中部管、第一高压溢流阀和反扣高压接头，所述第一液压膨胀胶囊扣押密封在第一固定器中部管外部，第一胶囊注液管的出口端伸入至第一液压膨胀胶囊与第一固定器中部管之间的密封空间，第一胶囊注液管的入口端与所述第一高压溢流阀相连接，第一高压溢流阀与第一储液缸相通，在第一储液缸内设有液压油以及可沿第一储液缸轴向移动的第一储液缸推杆，第一储液缸推杆的末端设有反扣高压接头，用于与外部推送钻杆通过反向螺纹相连接，所述第一固定器中部管上设有中部管斜孔，铠装电缆与位移传感器连接后依次穿过第一连接钻杆及第一固定器中部管内部，最终通过中部管斜孔穿出与外部数显表相连接；

所述第一储液缸与第一储液缸推杆以及第一高压溢流阀之间均为高压密封，所述第一液压膨胀胶囊膨胀后最大外径大于钻孔内径。

2.如权利要求1所述的一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置，其特征在于，所述第一连接钻杆的数量为至少一个，当第一连接钻杆的数量为两个以上时，头端的第一连接钻杆与位移传感器相连接，最末端的第一连接钻杆与第一膨胀固定器相连接，两个第一连接钻杆之间通过正向螺纹连接。

3.如权利要求1所述的一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置，其特征在于，所述位移传感器为伸缩式位移传感器、激光位移传感器、光纤位移传感器或光栅位移传感器。

4.如权利要求1所述的一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置，其特征在于，所述位移传感器、铠装电缆和数显表均为本安型。

5.一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置的测定方法，利用如权利要求1-4任意一项所述的推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置，按照如下步骤进行：

步骤一，选择煤岩层赋存稳定的巷道，利用钻机施工预定尺寸钻孔穿过被保护层，穿过煤层1m后停止施工；

步骤二，利用外部推送钻杆与第一储液缸推杆连接，利用外部推送钻杆将推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置推送至钻孔顶部，轴向推动外部推送钻杆，将伸缩保护外套推至钻孔孔底，继续推动钻杆带动第一储液缸推杆轴向移动，当储液缸中的液压油压力超过溢流阀阈值时，液压油流经第一胶囊注液管至膨胀胶囊密封空间，膨胀胶囊体积膨胀，挤压钻孔岩壁固定；

步骤三，第一膨胀固定器膨胀固定后，将铠装电缆与数显表相连，通过数显表显示位移传感器读数；

利用钻机向外拉动外部推送钻杆带动第一膨胀固定器向孔口方向微量移动，移动量s小于伸缩保护外套行程，带动位移传感器轴向移动s；反向旋转钻杆，实现反扣高压接头与外部推送钻杆脱离，撤出外部推送钻杆；

步骤四，将数显表归零，保护层回采的过程中，实时监测记录数显表的位移量读数，根据钻孔角度即可换算得到被保护层膨胀变形量。

6.如权利要求1所述的一种推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置，其特征在于，所述推胀式被保护层膨胀变形量自动测定装置还包括第二膨胀固定器和第二连接钻杆，所述第二膨胀固定器包括第二储液缸、第二储液缸推杆、第二液压膨胀胶囊、第二胶囊注液管、第二固定器中部管、第二高压溢流阀；第二液压膨胀胶囊扣押密封在第二固定器中部管外部，第二胶囊注液管的出口端伸入至第二液压膨胀胶囊与第二固定器中部管之间的密封空间，第二胶囊注液管的入口端与所述第二高压溢流阀相连接，第二高压溢流阀与第二储液缸相通，在第二储液缸内设有液压油以及可沿第二储液缸轴向移动的第二储液缸推杆，第二储液缸推杆末端与第二连接钻杆相连接，所述第二膨胀固定器通过第二连接钻杆与伸缩保护外套头端相连接。