预埋装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿开采装置技术领域，具体而言，涉及一种预埋装置。


背景技术：

2.为了研究煤矿开采作业过程对煤层顶底板岩层、地表构筑物等的影响，经常采用物理相似模拟试验作为常规研究手段。物理相似模拟试验又分为二维和三维两种方式，三维相似模拟试验相比于二维相似模拟试验更贴近真实情况，能够获得煤炭开采过程中沿岩层走向、倾向和埋深各个维度的丰富数据。
3.在相关技术中，为了能够研究随开采过程中覆岩的变化规律，目前主要通过在模型中部预留水平、垂直或者斜交的监测孔，开采作业时通过专用设备比如孔内窥视仪等观察岩层的变化规律。其中，在模型内部施工监测孔的方法主要有两种：一种是在铺设模型时预先埋入一根管子，待模型铺设完毕后抽出管子形成监测孔；另一种是模型铺设完毕后采用小型的钻孔设备施工监测孔。采用钻孔设备施工监测孔时施工人员站位比较困难，极易踩坏模型；钻孔施工过程中岩屑排出比较困难，容易埋钻；当钻孔较深时很难保证钻头沿直线前进，影响观测设备的安设与数据的分析判断。
4.然而，采用预先埋设管子施工监测孔存在的主要问题是管子在铺设模型时被压实，后期模型材料干燥后不易拔出或者拔出后对模型监测孔周围岩土扰动严重，影响观测数据的分析与判断。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种预埋装置，以解决相关技术中的预埋管不易拔出或者拔出后影响观测数据的问题。
6.本实用新型提供了一种预埋装置，预埋装置包括：预埋组件，具有沿其轴线方向延伸的中心孔，预埋组件包括多个条形杆，多个条形杆的内侧壁共同围成中心孔的孔壁；弹性套，套设在多个条形杆的外侧，弹性套的下端为封闭结构；滑动杆，可移动地穿设于中心孔，滑动杆的外侧壁和中心孔的孔壁之间设置有胀缩结构，滑动杆能够通过胀缩结构驱动多个条形杆沿预埋组件的径向方向移动。
7.进一步地，胀缩结构包括相配合的球形凸起和弧形槽，球形凸起设置于滑动杆的外侧壁，弧形槽设置于中心孔的孔壁，在由上至下的方向上，弧形槽的横截面尺寸先增大后减小。
8.进一步地，每一个条形杆的内侧壁上均设置有凹槽，多个凹槽共同形成弧形槽。
9.进一步地，滑动杆的外侧壁具有多个间隔设置的球形凸起，中心孔具有多个间隔设置的弧形槽。
10.进一步地，预埋装置还包括支撑架，支撑架具有避让孔，条形杆的上端穿过避让孔并搭设于支撑架。
11.进一步地，支撑架包括平板和翻边，翻边包括竖直段和水平段，竖直段的上端与平
板的边沿连接，水平段的外边沿与竖直段的内侧壁连接，水平段的内侧壁围成避让孔，条形杆的上端搭设于水平段的上表面。
12.进一步地，条形杆的上端设置有环形凸台，环形凸台的下表面搭设于水平段的上表面。
13.进一步地，滑动杆具有外螺纹，平板具有与外螺纹配合的螺纹孔。
14.进一步地，预埋装置还包括夹持件，夹持件套设于滑动杆的上端并与滑动杆限位配合。
15.进一步地，夹持件包括限位螺母以及位于限位螺母上方的操作螺母，限位螺母和操作螺母均与滑动杆螺纹连接。
16.应用本实用新型的技术方案，预埋装置包括预埋组件、弹性套以及滑动杆，利用胀缩结构驱动多个条形杆沿预埋组件的径向朝向远离滑动杆的方向移动，使预埋装置处于膨胀状态，在铺设模型时，将弹性套设于多个条形杆的外侧，并将预埋装置埋设于模型材料中，在模型材料干燥后，利用胀缩结构驱动多个条形杆沿预埋组件的径向朝向靠近滑动杆的方向移动，使预埋装置处于收缩状态，由于预埋孔的孔径比收缩状态的预埋装置的外径更大，可以轻易地将预埋装置取出，并且不会对模型监测孔周围岩土造成扰动，进而不会影响观测数据的分析与判断。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了本实用新型实施例提供的预埋装置处于收缩状态的剖视图；
19.图2示出了本实用新型实施例提供的预埋装置处于膨胀状态的剖视图；
20.图3示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的爆炸图；
21.图4示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的又一爆炸图；
22.图5示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的预埋组件的结构示意图；
23.图6示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的预埋组件另一视角的结构示意图；
24.图7示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的预埋组件的剖视图；
25.图8示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的滑动杆的结构示意图；
26.图9示出了本实用新型实施例提供的预埋装置的支撑架的剖视图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.10、预埋组件；11、中心孔；12、条形杆；121、环形凸台；
29.20、弹性套；
30.30、滑动杆；
31.40、胀缩结构；41、球形凸起；42、弧形槽；
32.50、支撑架；51、平板；52、翻边；521、竖直段；522、水平段；
33.60、夹持件。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.如图1至图9所示，本实用新型实施例提供了一种预埋装置，预埋装置包括预埋组件10、弹性套20以及滑动杆30，预埋组件10具有沿其轴线方向延伸的中心孔11，预埋组件10包括多个条形杆12，多个条形杆12的内侧壁共同围成中心孔11的孔壁，弹性套20套设在多个条形杆12的外侧，弹性套20的下端为封闭结构，滑动杆30可移动地穿设于中心孔11，滑动杆30的外侧壁和中心孔11的孔壁之间设置有胀缩结构40，滑动杆30能够通过胀缩结构40驱动多个条形杆12沿预埋组件10的径向方向移动。
36.应用本实用新型的技术方案，预埋装置包括预埋组件10、弹性套20以及滑动杆30，利用胀缩结构40驱动多个条形杆12沿预埋组件10的径向朝向远离滑动杆30的方向移动，使预埋装置处于膨胀状态，在铺设模型时，将弹性套20设于多个条形杆12的外侧，并将预埋装置埋设于模型材料中，在模型材料干燥后，利用胀缩结构40驱动多个条形杆12沿预埋组件10的径向朝向靠近滑动杆30的方向移动，使预埋装置处于收缩状态，由于预埋孔的孔径比收缩状态的预埋装置的外径更大，可以轻易地将预埋装置取出，并且不会对模型监测孔周围岩土造成扰动，进而不会影响观测数据的分析与判断。
37.在本实施例中，通过设置弹性套20，一方面能够利用弹性套20对多个条形杆12进行限位，另一方面能够利用弹性套20隔绝模型材料，避免模型材料进入到预埋装置内部，进而能够保证预埋装置顺利地由膨胀状态切换至收缩状态。在弹性套20的保护作用下，预埋组件10与滑动杆30之间的润滑油不会溢出至相似模拟材料内而影响模型观测。具体地，弹性套20采用橡胶材质制成，预埋装置地其它部件均采用高强度钢制成。
38.其中，弹性套20为圆柱筒形，内径10mm、壁厚2mm，长度2964mm。
39.如图1和图2所示，胀缩结构40包括相配合的球形凸起41和弧形槽42，球形凸起41设置于滑动杆30的外侧壁，弧形槽42设置于中心孔11的孔壁，在由上至下的方向上，弧形槽42的横截面尺寸先增大后减小。采用上述的胀缩结构40可以实现滑动杆30相对预埋组件10伸出时，滑动杆30外侧壁的球形凸起41向中心孔11孔壁的弧形槽42上侧缓慢移动，在滑动杆30外侧壁球形凸起41的挤压下，滑动杆30驱动多个条形杆12沿预埋组件10的径向方向移动，进而使得预埋装置在铺设模型时和模型材料干燥后由于预埋组件10的胀缩变形易于拔出，且检测孔内壁光滑无人为扰动。
40.如图5至图7所示，每一个条形杆12的内侧壁上均设置有凹槽，多个凹槽共同形成弧形槽42。采用上述结构的条形杆12，可以实现设置于预埋组件10中心孔11内壁的弧形槽42在滑动杆30外侧壁的球形凸起41的挤压下，利用滑动杆30驱动多个条形杆12沿预埋组件10的径向方向移动距离均匀，使预埋组件10在胀缩过程中保持预埋组件10轴线相对静止，使检测孔成孔非常直，能够精确确定后期的观测位置，方便数据的准确分析。
41.需要说明的是，如图6所示，预埋组件10由6瓣规格一样的条状金属条形杆12组成，这6瓣条形杆12各为60
°
，组合在一起时为一中空的圆柱。
42.在本实施例中，预埋组件10长度为2970mm，当6瓣条形杆12组合为一个圆柱时柱体外径为10mm。如图5和图8所示，滑动杆30的外侧壁具有多个间隔设置的球形凸起41，中心孔11具有多个间隔设置的弧形槽42。采用上述结构的滑动杆30和中心孔11，可以实现条形杆12沿预埋组件10轴向分布的径向移动距离均匀，从而预埋组件10沿轴向分布的径向胀缩程度均匀，使检测孔成孔非常直，能够精确确定后期的观测位置，方便数据的准确分析。
43.在本实施例中，为了保证膨胀效果，两个球形凸起41地间距小于300mm，利用预埋装置形成的监测孔的深度小于3m。具体地，滑动杆30长度为3000mm，滑动杆30直径3mm，在滑动杆30的无丝扣部分每隔300mm固定有一个直径6mm的球形凸起41。预埋组件10内部弧形槽42最大内径、间隔、数量与滑动杆30球形凸起41外径、数量、间隔一致。如图1、图2以及图9所示，预埋装置还包括支撑架50，支撑架50具有避让孔，条形杆12的上端穿过避让孔并搭设于支撑架50。采用上述结构的支撑架50，能够对条形杆12进行承托。
44.如图1至图4以及图9所示，支撑架50包括平板51和翻边52，翻边52包括竖直段521和水平段522，竖直段521的上端与平板51的边沿连接，水平段522的外边沿与竖直段521的内侧壁连接，水平段522的内侧壁围成避让孔，条形杆12的上端搭设于水平段522的上表面。采用上述结构的支撑架50，可以实现在铺设模型时预埋组件10在支撑架50的约束下膨胀至最大直径变形，提高操作的简便性。
45.在本实施例中，支撑架50外径为25mm，支撑架50高度9mm，竖直段521内径为19mm，水平段522为13mm。如图1、图2以及图5所示，条形杆12的上端设置有环形凸台121，环形凸台121的下表面搭设于水平段522的上表面。通过设置环形凸台121，利用环形凸台121将条形杆12搭设在支撑架50上，便于实现条形杆12的固定。
46.在本实施例中，条形杆12固定在支撑架50内的环形凸台121直径为16mm，预埋组件10环形凸台121厚度为3mm。
47.如图1、图2、图8以及图9所示，滑动杆30具有外螺纹，平板51具有与外螺纹配合的螺纹孔。滑动杆30在支撑架50的约束下，旋转滑动杆30上端时，预埋组件10与滑动杆30发生相对上下位移，从而能够在滑动杆30外侧壁球形凸起41的挤压下，使滑动杆30驱动多个条形杆12沿预埋组件10的径向方向移动，进而实现预埋装置由膨胀状态切换至收缩状态。
48.在本实施例中，滑动杆30一端设置有螺纹长度30mm，滑动杆30的母丝螺纹参数与支撑架50的公丝螺纹一致。
49.如图1至图4所示，预埋装置还包括夹持件60，夹持件60套设于滑动杆30的上端并与滑动杆30限位配合。采用上述的夹持件60，可以通过对夹持件60进行旋转作业实现滑动杆30在支撑架50的配合下相对支撑架50发生上下相对位移，提高操作的方便性。
50.在本实施例中，夹持件60包括限位螺母以及位于限位螺母上方的操作螺母，限位螺母和操作螺母均与滑动杆30螺纹连接。采用上述结构的夹持件60，可以通过对操作螺母进行旋转作业，实现滑动杆30在限位螺母和支撑架50的配合下相对支撑架50发生上下相对位移，提高操作的方便性。
51.在本实施例中，采用上述参数的预埋装置能够预制最大深度2964mm的监测孔。
52.应用本实用新型提供的预埋装置，具有以下有益效果：
53.(1)通过滑动杆30实现预埋组件10膨胀变形，通过滑动杆30和弹性套20实现预埋组件10的收缩变形，使得预埋装置的膨胀和收缩功能通过预埋组件10、弹性套20以及滑动
杆30就能实现，进而使得预埋装置在模型材料干燥后易于拔出且检测孔内壁光滑无人为扰动；
54.(2)采用上述结构的夹持件60，可以通过对操作螺母进行旋转作业实现滑动杆30在限位螺母和支撑架50的配合下相对支撑架50发生上下相对位移，提高操作的方便性；
55.(3)预埋装置的活动部件少，使用方便，成本低廉，相对其他方式的施工工艺存在安全可靠、经济性好、能重复利用等诸多优势。
56.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
57.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
58.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
59.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
60.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
61.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。