[发明专利]一种顶底板稳定性自动测量装置使用方法

摘要

本发明公开了一种顶底板稳定性自动测量装置，包括车体和可拆卸地固定在其上的改进单体支柱；所述车体包括车厢板(1)，所述改进单体支柱可拆卸地固定在所述车厢板(1)上，在所述车厢板(1)上还设置有位移计量系统、液压计量系统、顶板缺陷检测系统、操作机(2)和储物箱(3)；所述改进单体支柱分别与所述位移计量系统、所述液压计量系统和所述顶板缺陷检测系统相连。本发明所述顶底板稳定性自动测量装置，循环注液，利用已有的乳化液为全程注液工作服务；顶底板稳定性自动测量装置上有改进单体支柱，可以保证上千米的工作距离都不需要工人扛单体，极大的减小了工作量和工作强度；储物箱可以运送数十斤的压模和其他测量部件。

主权项

1.一种采用顶底板稳定性自动测量装置进行现场实测整条巷道不同地点底板比压的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、布置测点：地形平整的巷道区域每隔10m布置一个测点，地形坡度大于8°或者在20m长的距离内，任何位置高低处相差500mm的区域每隔5m布置一个测点；步骤二、测量：采用顶底板稳定性自动测量装置，将其推送到第一个测点，先清扫底板，将改进单体支柱扶正，保持竖直状态，底板一定要接触完全；打开高压注液管(16)上的阀门，将改进单体支柱加压使顶板挡板(7)顶到顶板不再变形，按动操作机(2)对测量地点进行数字编号，再按清除键，使位移和压力都设定为零，再设置压模类别，每一种都对应着位移变化阈值；当位移量超过对应阈值，即说明变化量过大，即压模不合适，操作机(2)会显示红色指示灯提醒，这时需更换直径大一号的压模，直至没有红色指示灯亮起时，说明压模可用；按开始键，同时打开高压注液管(16)上的阀门，在操作机(2)屏幕上看到压力和位移曲线图，当压力值达到极值并下降到极值的1/3～1/2时，测量工作完成，停止注液，但当压力值未出现极值或者出现极值但压力值还未下降到极值的1/3～1/2时，位移量就已经超过对应阈值，即说明变化量过大，即压模直径仍然偏小，操作机会显示红色指示灯提醒，这时需更换直径大一号的压模，直至没有红色指示灯亮起时，说明压模可用，数据有用；旋转放液口(13)的旋转按钮，放出乳化液，内柱(4)在重力作用下下沉，当改进单体支柱顶端距离巷道顶板50mm‑150mm时，反向旋转放液口(13)的旋转按钮，关闭放液口(13)，同时放倒改进单体支柱到车体上，并运输到下一测点；测量过程中，注液口(12)内的压力传感器通过油压数据线将压力值以电子信号的形式输入到操作机(2)；测量表(10)中有单片机，位移变化数据以电子信号的形式传输到操作机(2)里，当手动液压箱(14)的压力不够时，采用手动补压，加压要均匀；所述顶底板稳定性自动测量装置包括车体和可拆卸地固定在其上的改进单体支柱；所述车体包括车厢板(1)，所述改进单体支柱可拆卸地固定在所述车厢板(1)上，在所述车厢板(1)上还设置有操作机(2)和储物箱(3)，以及与所述操作机(2)相连的位移计量系统、液压计量系统和顶板缺陷检测系统；所述改进单体支柱分别与所述位移计量系统、所述液压计量系统和所述顶板缺陷检测系统相连；所述改进单体支柱由内柱(4)和套设在所述内柱(4)外的外柱(5)构成，所述外柱(5)为一端封闭的中空结构，中空部分为油腔(6)，所述内柱(4)为两端封闭的结构，一端设置有顶板挡板(7)，另一端设置有密封板(8)，所述密封板与所述外柱(5)的非封闭端密封连接，能够沿所述外柱(5)的内壁自由滑动；所述顶板缺陷检测系统包括雷达顶板探测仪(22)、第一固定杆(23)、第二固定杆(24)、信号数据线(25)和雷达顶板探测仪主机(26)，第一固定杆(23)为圆柱体，所述第一固定杆(23)一端与所述内柱(4)固定连接，所述第一固定杆(23)另一端与所述第二固定杆(24)外表面固定连接，所述第二固定杆(24)为中空圆柱体，所述第二固定杆(24)为顶端与所述雷达顶板探测仪(22)底面圆心处连接，所述雷达顶板探测仪(22)是中间有腔体的圆柱体，内部腔体与所述第二固定杆(24)内部相通，所述雷达顶板探测仪主机(26)固定在所述车厢板(1)上，所述雷达顶板探测仪主机(26)和所述雷达顶板探测仪(22)通过信号数据线(25)连接，所述雷达顶板探测仪(22)和操作机(2)通讯连接；步骤三、顶板缺陷检测系统：当到达某一测点时，缓慢扶起所述改进单体支柱，注意不可让锚网和顶板锚杆锚索刮到所述雷达顶板探测仪(22)、第一固定杆(23)、第二固定杆(24)和信号数据线(25)，第一固定杆(23)和第二固定杆(24)的设计使所述雷达顶板探测仪(22)上表面比所述顶板挡板(7)上表面高28‑30mm，在所述第一固定杆(23)、第二固定杆(24)作用下会使所述雷达顶板探测仪(22)对顶板破碎煤岩体有一个很好的挤压作用，避免了因顶煤破碎对测量造成的错误；顶板缺陷检测系统测试时间是在底板比压值测试完之后，根据测量点所在地，如果测量点距离工作面80m以内，在操作机(2)上打开顶板缺陷检测系统，选择空洞探测模式，在测量点距离工作面80m以内，顶板受到超前支承压力影响，工作面上方和巷道上方老顶形成砌体梁结构，会在顶板上方形成一定的空洞，详细分析空洞的大小和结构变化规律对巷道顶板稳定性分析具有重要效果；发射高频电磁波，电磁波在顶板介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断顶板介质的空间位置和空洞大小的量化参数值，并记录数据，操作机(2)自动将80m以内多个测量点的空洞大小的量化参数值进行拟合分析，对量化参数值最大的点进行预警，这时人工分析参数值，得出空洞的大小和空间位置的具体参数；如果测量点距离工作面80m以外，在操作机(2)上打开顶板缺陷检测系统选择密度探测模式，顶板受到走向超前支承压力影响很小，这时候对顶板的稳定性测量主要集中在顶煤厚度值测量、顶板以上0‑10m的岩石密实度定性比较，以及顶板是否存在空洞，即是否存在冒顶危险进行检测，密度探测模式下电磁波频率比空洞探测模式频率高；最终对形成的沿整条巷道走向的探测数据的量化参数值经过记录、储存和电脑处理，在井上用软件matable进行曲线的拟合，对形成的连续曲线求导，当导数值大于0.92以上时，都表明空洞变化异常区域，有冒顶危险或者要发生老顶来压，对此区域要加强探测和隐患排查；步骤四、所述操作机(2)根据数据，对于顶板和底板任何一方参数值低于安全阈值以下的都会标红并警报，安全阈值主要根据类似条件下测定的安全值设定，装置第一次使用时不设定，数据能够储存，能够在井上商讨解决和加固方案。