一种煤层变形量的测试装置及测试方法

本发明涉及煤矿开采及煤矿安全，特别涉及一种煤层变形量的测试装置及测试方法。

背景技术：

1、保护层开采在煤矿瓦斯治理，特别是煤与瓦斯突出灾害防治中具有非常重要的意义。根据《防治煤与瓦斯突出细则》的要求，保护层开采是优先采用的一种区域防治措施，突出矿井具备保护层开采条件时，必须首先开采保护层。

2、煤层膨胀变形量是衡量保护层开采效果的一项重要指标。目前对煤层膨胀变形量的测定多采用深部基点法，即在岩巷中向煤层施工穿透煤层的钻孔，在煤层顶板及底板各安装一个钢楔作为固定基点，由钢楔引出钢筋和钢管至孔外，通过测量钢筋和钢管的相对位移，并根据钻孔角度进行换算，得到煤层的膨胀变形量。如果钻孔距离较深可用钢丝替代钢筋和钢管。

3、传统的测定方法在实际操作中难度大，且具有安全隐患。传统的测定方法使用钢楔，由于钢楔体积大，在钻孔内推送过程中易与孔壁碰撞发生错位，或在钻孔内某处卡停，造成安装失败。操作时，首先在煤层顶板固定一个钢楔和钢筋，另一钢楔、钢管接着被推送至底板固定，安装底板钢管时容易和顶板处钢筋发生碰撞，易导致上方钢楔脱落；且当目标基点距离钻孔开孔口较远时，钢管、钢筋长度增加，重量增大，人工推送困难，钢筋和钢管在自重作用下容易发生掉落，存在安全隐患；如果仅用钢丝替代钢筋和钢管，基点钢楔安装固定困难，且测量用的钢丝缺乏保护，易卡在孔壁裂缝内，造成测量不准确。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种煤层变形量的测试装置及测试方法，结构简单，基点安装牢固，操作过程简单，便于施工，使用寿命长，具有广泛的实用性和适用性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种煤层变形量的测试装置，包括第一膨胀基点和第二膨胀基点，第一膨胀基点与第二膨胀基点结构相同，大小相等，所述的第一膨胀基点包括套筒盖、套箱、斜铁和卡具锥体，所述套箱呈空心筒状，套箱中部四周开若干数量的长方形孔，长方形孔中放置斜铁，套筒盖安装在套箱的顶端，卡具锥体安装在套箱的底部，第一膨胀基点设置在煤层上方的顶板处，第二膨胀基点设置在煤层下方的底板处，钢丝的一端固定在第一膨胀基点的套筒盖中心，六分管顶端固定在第二膨胀基点套筒盖中心，钢丝穿过第一膨胀基点与第二膨胀基点中心的六分管，钢丝的下端悬挂线坠。

4、进一步的，所述的第一膨胀基点的套筒盖中心有螺纹孔，螺纹孔与中心带有通孔的螺栓配合，钢丝通过钢丝卡扣固定在螺栓上。

5、进一步的，所述的第二膨胀基点的套筒盖中心有螺纹孔，六分管与第二膨胀基点的套筒盖通过螺纹连接。

6、进一步的，所述的套箱下端与卡具锥体尾部通过螺纹配合连接，所述卡具锥体中部开有台阶圆柱孔，卡具锥体底部两侧开有圆柱孔。

7、一种煤层变形量的测试装置的布置安装与测量煤层变形量的井下测试过程：

8、步骤一：在预定位置进行钻孔，根据钻孔质量来确定所测量煤层底板和顶板安装膨胀基点的位置。

9、步骤二：组装膨胀基点，将套筒盖安装在套箱上，斜铁与套箱壁中部四周的长方形孔间隙配合，卡具锥体安装在套箱的底部，在卡具锥体的推力作用下斜铁刚好塞满套箱的四个孔组装成膨胀基点。

10、步骤三：钢丝从膨胀基点穿过，钢丝一端固定在第一膨胀基点的套筒盖中心，将第一膨胀基点送至顶板预设位置，将端部嵌有两个长圆柱销的钥匙插入第一膨胀基点的的卡具锥体中，旋转端部嵌有两个长圆柱销的钥匙推动卡具锥体，使斜铁沿环向向外移动，将第一膨胀基点固定在钻孔中，然后将钥匙拔出。

11、步骤四：将第二个膨胀基点送至底板预设位置，六分管从膨胀基点底部穿入与套筒盖连接，将端部嵌有两个长圆柱销的钥匙插入第二膨胀基点的卡具锥体中，旋转钥匙推动卡具锥体，使斜铁沿环向向外移动，将第二膨胀基点固定在钻孔中，然后将钥匙拔出。

12、步骤五：然后将线坠与钢丝连接起来，使钢丝拉直绷紧。

13、步骤六：安装完成后，测量线坠到六分管管口的距离，线坠到六分管管口的距离作为测量初始值，记录初始测量的时间，每日测量线坠到六分管管口的距离，用当日测量的线坠到六分管管口的距离减去初始值，得到第一膨胀基点和第二膨胀基点间的距离的变化值，即当日两个基点间煤层累计变形量。

14、步骤七：整理得到被测量煤层变形量随时间或采动影响条件下的变化数据。

15、本发明的有益效果：

16、本发明提供的装置及方法相比于现有装置，结构简单，使用方便，操作安装过程简单，且零件易加工，膨胀基点安装牢固，使用寿命长，测量精确等优点，具有广泛的实用性和适用性，能够精准测量煤层变形量及其随时间的变化规律。

技术特征：

1.一种煤层变形量的测试装置，其特征在于，包括第一膨胀基点和第二膨胀基点，第一膨胀基点与第二膨胀基点结构相同，大小相等，所述的第一膨胀基点包括套筒盖、套箱、斜铁和卡具锥体，所述套箱呈空心筒状，套箱中部四周开若干数量的长方形孔，长方形孔中放置斜铁，套筒盖安装在套箱的顶端，卡具锥体安装在套箱的底部，第一膨胀基点设置在煤层上方的顶板处，第二膨胀基点设置在煤层下方的底板处，钢丝的一端固定在第一膨胀基点的套筒盖中心，六分管顶端固定在第二膨胀基点套筒盖中心，钢丝穿过第一膨胀基点与第二膨胀基点中心的六分管，钢丝的下端悬挂线坠。

2.根据权利要求1所述的一种煤层变形量的测试装置，其特征在于，所述的第一膨胀基点的套筒盖中心有螺纹孔，螺纹孔与中心带有通孔的螺栓配合，钢丝通过钢丝卡扣固定在螺栓上。

3.根据权利要求1所述的一种煤层变形量的测试装置，其特征在于，所述的第二膨胀基点的套筒盖中心有螺纹孔，六分管与第二膨胀基点的套筒盖通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种煤层变形量的测试装置，其特征在于，所述的套箱下端与卡具锥体尾部通过螺纹配合连接，所述卡具锥体中部开有台阶圆柱孔，卡具锥体底部两侧开有圆柱孔。

5.权利要求1所述的所述的一种煤层变形量的测试装置的布置安装与测量煤层变形量的井下测试过程，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种煤层变形量的测试装置及测试方法，属于煤矿开采及煤矿安全技术领域，该装置包括第一膨胀基点和第二膨胀基点，所述的第一膨胀基点包括套筒盖、套箱、斜铁和卡具锥体，套箱中部四周开若干数量的长方形孔，长方形孔中放置斜铁，套筒盖安装在套箱的顶端，卡具锥体安装在套箱的底部，第一膨胀基点设置在煤层上方的顶板处，第二膨胀基点设置在煤层下方的底板处，钢丝的一端固定在第一膨胀基点的套筒盖中心，六分管顶端固定在第二膨胀基点套筒盖中心，钢丝穿过第一膨胀基点与第二膨胀基点中心的六分管，钢丝的下端悬挂线坠。本发明提供的装置及方法相比于现有装置，结构简单，使用方便，操作安装过程简单，具有广泛的实用性和适用性。

技术研发人员：孙维吉,张肖洋,房胜杰,于洪雯,陈昕涛,张军林,梁冰
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12