一种磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置及使用方法

本发明涉及岩层移动监测领域，具体涉及一种磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置及使用方法，适用于矿山开采岩层内部移动的测量。

背景技术：

1、随着煤层开采深度的增大和岩层内部含水层赋存条件的出现，岩层内部移动监测越来越多的需要对钻孔进行封孔处理，以避免可能存在的水害隐患。传统的方式是通过在钻孔内部安装锚爪，并将测线引出孔外进行测量。专利(cn107165676a)描述了一种岩层内部移动监测方法，但具体安装装置和方法没有进行详细说明。专利(cn101071062a)描述了一种采用压缩木的监测方法，主要用于裸孔内部移动的监测，不适用于需要进行钻孔封孔的条件。此外，以往的孔内锚爪，多采用单方向的锚固，如只限制锚爪向上运动，无法限制由于钻孔损坏导致的锚爪向下运动，即可称之为单向锚固。因此，可能存在孔内测点滑动、脱落和失效的可能。

技术实现思路

1、本发明主要针对封孔条件下岩层内部移动监测点不易布置、锚固不牢的问题，提出一种利用磁吸作用主动引导双向锚固爪片同时打开的锚固装置及其使用方法，具有使用简单、不限制安装深度、锚固稳定等优势，具体的，本发明提出的磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置，主要包括外套筒组件、内套筒组件、磁吸控制组件、滑动导杆组件、上部锚固组件、下部锚固组件；所述内套筒组件同轴设置在外套筒组件内部，并通过磁吸控制组件控制使其能够在外套筒组件内部上下移动；所述滑动导杆组件与内套筒组件固定连接，上端设置有上向插销杆可伸出外套筒组件，下端设置有下向插销杆可伸出外套筒组件，所述下插销杆的底端连接有l形杆横向部分的一端，所述l形杆垂向部分位于外套筒组件周向以外；所述上部锚固组件包括上部锚固爪片、限位销环、拉弹簧，所述上部锚固爪片底端转动连接于外套筒组件上部，所述拉弹簧一端连接外套筒组件外壁一端连接上部锚固爪片，所述上部锚固爪片背向拉弹簧一侧通过横杆连接有限位销环，所述上向插销杆可在限位销环内滑进滑出；所述下部锚固组件包括下部锚固爪片、压弹簧，所述下部锚固爪片顶端转动连接在外套筒组件外壁中部，压弹簧一端连接于外套筒组件外壁中部向下一定位置，另一端连接下部锚固爪片，所述下部锚固爪片下端可在l形杆内滑进滑出。

2、优选的，所述外套筒组件包括圆柱形外套筒，所述外套筒上、下端面采用外圆形铁片封堵。

3、优选的，所述内套筒组件包括圆柱形磁吸筒，内部充填铅块，所述磁吸筒上、下端面采用内圆形铁片封堵。

4、优选的，所述滑动导杆组件周向均匀设置多个，每个滑动导杆组件包括主轨道杆、上向插销杆、下向插销杆、带横杆滑动套环，所述主轨道杆位于磁吸筒与外套筒之间，所述主轨道杆两端分别固定于上下外圆形铁片上；所述带横杆滑动套环的靠近磁吸筒侧的横杆端部固定于磁吸筒中部，滑动套环穿设在主轨道杆上，靠近磁吸筒侧的横杆下部连接下向插销杆、背离磁吸筒侧的横杆上部连接上向插销杆，上向插销杆、下向插销杆分别穿过上下外圆形铁片。

5、优选的，所述l形杆内设置有弧形面，弧形面的弧心背离l形杆拐角。

6、优选的，所述下部锚固组件还包括自动限位装置，所述自动限位装置一端转动连接于外套筒外壁，位于下部锚固爪片与外套筒外壁连接处以下，所述自动限位装置另一端能够与设置在下部锚固爪片内侧的倒刺配合，防止下部锚固爪片张开后复位。

7、优选的，所述磁吸控制组件包括上部电磁铁、下部电磁铁和电磁铁导线，所述上部电磁铁固定于外套筒组件内部顶面下，所述下部电磁铁固定于外套筒组件内部底面上，所述上部电磁铁下部电磁铁采用电磁铁导电线供电。

8、优选的，外套筒组件外部顶面设置连接件并与位移信息传输线连接，所述位移传输线包括具有一定承重作用的空心柔性管及其内部的传导丝。

9、基于上述磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置，本发明还提供了其使用方法，包括如下步骤：

10、a.克服拉弹簧弹力，将上部锚固爪片全部强制设置在垂直的收缩状态；克服压弹簧弹力，将下部锚固爪片全部强制设置在基本垂直的收缩状态；

11、b.向上推动l形杆，并对下部锚固爪片形成限制，同时使上向插销杆全部插入连接在上部锚固爪片上的限位销环中；通过磁吸控制组件形成磁力，吸附磁吸筒组件使其处于稳定状态；

12、c.外套筒组件外部顶面设置连接件并与位移信息传输线连接，所述位移传输线包括具有一定承重作用的空心柔性管及其内部的传导丝；将整个双向锚固装置沿孔壁下行至预定位置，通过磁吸控制组件控制磁吸筒向下移动；在此过程中，产生的移动行程使上向插销杆脱离限位销环解除对上部锚固爪片的限制，下向插销杆带动l形杆下行后解除对下部锚固爪片的限制；在拉弹簧拉力作用下将上部锚固爪片拉开锚固于孔壁，在压弹簧的推力作用下，将下部锚固爪片推开并锚固孔壁；

13、d.向钻孔内注浆，将双向锚固装置与岩层固到一起，通过位移信息传输线内部的传导丝传输移动信息到孔口。

14、优选的，步骤a中，自动限位装置的自由端向上；步骤c中，下部锚固爪片被压弹簧推开后自动限位装置下落与与设置在下部锚固爪片内侧的倒刺配合，防止下部锚固爪片张开后复位。

15、有益效果：本发明针对封孔条件下岩层内部移动监测点不易布置、锚固不牢的问题，提出一种利用磁吸作用主动引导双向锚固爪片同时打开的锚固装置及其使用方法，具有使用简单、不限制安装深度、锚固稳定等优势，可使监测点安装更加可靠，监测数据更加准确。

技术特征：

1.一种磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置，其特征在于，包括外套筒组件、内套筒组件、磁吸控制组件、滑动导杆组件、上部锚固组件、下部锚固组件；所述内套筒组件同轴设置在外套筒组件内部，并通过磁吸控制组件控制使其能够在外套筒组件内部上下移动；所述滑动导杆组件与内套筒组件固定连接，上端设置有上向插销杆可伸出外套筒组件，下端设置有下向插销杆可伸出外套筒组件，所述下插销杆的底端连接有l形杆横向部分的一端，所述l形杆垂向部分位于外套筒组件周向以外；所述上部锚固组件包括上部锚固爪片、限位销环、拉弹簧，所述上部锚固爪片底端转动连接于外套筒组件上部，所述拉弹簧一端连接外套筒组件外壁一端连接上部锚固爪片，所述上部锚固爪片背向拉弹簧一侧通过横杆连接有限位销环，所述上向插销杆可在限位销环内滑进滑出；所述下部锚固组件包括下部锚固爪片、压弹簧，所述下部锚固爪片顶端转动连接在外套筒组件外壁中部，压弹簧一端连接于外套筒组件外壁中部向下一定位置，另一端连接下部锚固爪片，所述下部锚固爪片下端可在l形杆内滑进滑出。

2.根据权利要求1所述的双向锚固装置，其特征在于，所述外套筒组件包括圆柱形外套筒，所述外套筒上、下端面采用外圆形铁片封堵。

3.根据权利要求2所述的双向锚固装置，其特征在于，所述内套筒组件包括圆柱形磁吸筒，内部充填铅块，所述磁吸筒上、下端面采用内圆形铁片封堵。

4.根据权利要求3所述的双向锚固装置，其特征在于，所述滑动导杆组件周向均匀设置多个，每个滑动导杆组件包括主轨道杆、上向插销杆、下向插销杆、带横杆滑动套环，所述主轨道杆位于磁吸筒与外套筒之间，所述主轨道杆两端分别固定于上下外圆形铁片上；所述带横杆滑动套环的靠近磁吸筒侧的横杆端部固定于磁吸筒中部，滑动套环穿设在主轨道杆上，靠近磁吸筒侧的横杆下部连接下向插销杆、背离磁吸筒侧的横杆上部连接上向插销杆，上向插销杆、下向插销杆分别穿过上下外圆形铁片。

5.根据权利要求1或4所述的双向锚固装置，其特征在于，所述l形杆内设置有弧形面，弧形面的弧心背离l形杆拐角。

6.根据权利要求1所述的双向锚固装置，其特征在于，所述下部锚固组件还包括自动限位装置，所述自动限位装置一端转动连接于外套筒组件外壁，位于下部锚固爪片与外套筒组件外壁连接处以下，所述自动限位装置另一端能够与设置在下部锚固爪片内侧的倒刺配合，防止下部锚固爪片张开后复位。

7.根据权利要求1或4或6所述的双向锚固装置，其特征在于，所述磁吸控制组件包括上部电磁铁、下部电磁铁和电磁铁导线，所述上部电磁铁固定于外套筒组件内部顶面下，所述下部电磁铁固定于外套筒组件内部底面上，所述上部电磁铁下部电磁铁采用电磁铁导电线供电。

8.根据权利要求1或4或6所述的双向锚固装置，其特征在于，外套筒组件外部顶面设置连接件并与位移信息传输线连接，所述位移传输线包括具有一定承重作用的空心柔性管及其内部的传导丝。

9.权利要求1-8任意一项所述的磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的双向锚固装置，其特征在于，所述下部锚固组件还包括自动限位装置，所述自动限位装置一端转动连接于外套筒组件外壁，位于下部锚固爪片与外套筒组件外壁连接处以下，所述自动限位装置另一端能够与设置在下部锚固爪片内侧的倒刺配合，防止下部锚固爪片张开后复位；步骤a中，自动限位装置的自由端向上；步骤c中，下部锚固爪片被压弹簧推开后自动限位装置下落与设置在下部锚固爪片内侧的倒刺配合，防止下部锚固爪片张开后复位。

技术总结
本发明涉及岩层移动监测领域，具体涉及一种磁吸式钻孔内部岩移测点双向锚固装置及使用方法，所述装置包括外套筒、内置磁吸筒、电磁铁、滑动导杆组件、锚固爪片等主要构件，可满足钻孔处于注浆封固条件时所述装置下上下双向锚固于钻孔内壁，避免滑脱，并实现岩层移动数据的传输。该装置使用时，先将锚固爪片控制于收缩状态，下行运动至设定位置，借助内置磁吸筒上固定的滑动导杆组件运动，使上向导杆脱离限位销环，下向推杆向下移动解除对下部锚固爪片限制，在弹簧拉力或弹力作用下，使锚固爪片张开并在上、下两个方向抓紧于孔壁。本发明具有使用简单、不限制安装深度、锚固稳定等优势，可使监测点安装更加可靠，监测数据更加准确。

技术研发人员：王晓振,沙海洋,韩刚,朱卫兵,谢建林,于思源,解嘉豪,郝晓琦
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15