CN106767668A - 一种巷道顶板承压及变形量的测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巷道顶板承压及变形量的测量装置及测量方法，它包括铰接杆（4），压力传感器（1）和变形量测量仪（2），其特征在于：铰接杆（4）首尾相连固定在巷道顶板上，压力传感器（1）固定在两根铰接杆（4）之间，支撑杆（5）两端固定在铰接杆（5）上，变形量测量仪（2）通过支撑杆（5）固定在巷道顶板上；现有技术的测量装置不能很好的对巷道的围岩压力和围岩变形量进行实时测量，对深部矿井巷道的维护造成很大的影响等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于矿山安全技术领域，尤其涉及一种巷道顶板承压及变形量的测量装置及测量方法。
背景技术
目前，随着我国煤矿开采技术的不断提高，煤层的开采深度的不断的加深，我国正逐步步入深部开采阶段。但随之而来的问题就是井下巷道围压和变形量的不断增加，由于深部开采具有高地应力、高低温和高岩溶水压等特点，使这一问题日益严峻。因此弄清楚巷道围岩的承压及其变形量对于巷道的支护和维护方案的提出至关重要。
在矿井开采过程中，传统的测量围岩变形装置主要是卷尺、测杆等；新型的测量围岩变形装置有围岩表面变形激光测量装置、静态变形测量仪等，随着矿井开采深度的增加，围岩的变形更加复杂多变，对测量巷道围岩变形装置也提出新的要求，如需要测量巷道的围岩压力和围岩变形量等；现有技术的测量装置不能很好的对其测量，对深部矿井巷道的维护造成很大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种巷道顶板承压及变形量的测量装置及测量方法，以解决现有技术的测量装置不能很好的对巷道的围岩压力和围岩变形量进行实时测量，对深部矿井巷道的维护造成很大的影响等技术问题。
本发明技术方案：
一种巷道顶板承压及变形量的测量装置，它包括铰接杆，压力传感器和变形量测量仪，铰接杆首尾相连固定在巷道顶板上，压力传感器固定在两根铰接杆之间，支撑杆两端固定在铰接杆上，变形量测量仪通过支撑杆固定在巷道顶板上。
所述铰接杆为拆卸式铰接杆，旋转角度为0到20°。
铰接杆一端固定有齿轮，齿轮的圆心位置设有定位孔；铰接杆另一端开有卡槽，卡槽底部设有卡塞，卡槽两侧有对称的通孔。
压力传感器包括玻璃层，玻璃层上表面四周固定有固定梁，固定梁顶部覆盖有单晶硅薄膜，固定梁、玻璃层和单晶硅薄膜之间为真空腔，单晶硅薄膜上设有四个压敏电阻，四个压敏电阻分别位于单晶硅薄膜四条边的中心位置，四个压敏电阻构成惠斯通电桥。
变形量测量仪包括伸缩式外壳、伸缩式外壳与U型管的一端链接在一起，伸缩式外壳内有软管和活塞，软管与活塞连接，U型管另一端端面上设有变形检测传感器，U型管上标注有刻度线。
所述的巷道顶板承压及变形量的测量装置的测量方法，它包括：
步骤1、选定要测量的巷道断面，根据巷道断面尺寸选择相应的铰接杆的数量和长度；
步骤2、在巷道断面两帮上固定第一根铰接杆；
步骤3、在第一根铰接杆的卡槽端安装第二根铰接杆，依次类推；
步骤4、将支撑杆固定在铰接杆上；
步骤5、所有铰接杆安装完成后，将变形量测量仪和压力传感器安装在巷道断面和铰接杆之间。
步骤6、将变形量测量仪和压力传感器的信号线与数据处理装置导线连接。
第一根铰接杆的卡槽端安装第二根铰接杆的安装方法为：第二根铰接杆的齿轮卡入到第一根铰接杆的卡槽内，将卡槽两侧对称的通孔与定位孔对齐，将定位螺栓***到定位孔内；调节铰接杆的角度，调节好后用卡塞卡住齿轮，再将弹簧垫圈套入到定位螺栓内，拧上固定螺母。
本发明的有益效果：
本发明通过在需要测量的巷道断面上固定多个铰接杆，将支撑杆两端固定在铰接杆上，将压力传感器和变形量测量仪固定在巷道断面、铰接杆和支撑杆上，每个铰接杆上至少固定一个变形量测量仪和压力传感器，使之能够同时测量多个点，具有检测快速的优点，同时测量仪器不需要人工操作，避免了测量误差，提高了测量精度。
本发明的特点：
（1）本发明有易于拆装、便于携带和维护,极大地降低了监测工作人员的劳动强度；
（2）本发明设计合理，操作简单，在煤矿的地下巷道中具有广泛的实用性；
（3）本发明安装能最小限度地避免因人为因素，同时也能克服传统测量工具本身的缺陷而引起的误差,提高测量精度；解决了现有技术的巷道变形和压力测量装置在测量巷道变形量和变形压力，测量误差大而且安装复杂等技术问题。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2和图3为本发明实施例铰接杆结构示意图；
图4为本发明压力传感器结构示意图；
图5为本发明实施例变形量测量仪结构示意图。
具体实施方式：
一种巷道顶板承压及变形量的测量装置（见图1），它包括压力传感器1和变形量测量仪2，它还包括铰接杆4，铰接杆4数量大于2根，每根铰接杆4首尾连接后固定在巷道顶板上；压力传感器1固定在两根铰接杆之间，这样安装是压力传感器受力均匀，能够更加的反应巷道的承压， 变形量测量2仪通过支撑杆5将底部固定在巷道顶板上，支撑杆5固定在铰接杆4上。
所述变形量测量仪2变形测量仪包括可伸缩式外壳11、软管10、活塞6、U型管8、感应器9、刻度7，可伸缩式外壳11受压压缩变形或受拉拉伸变形时均可弹性恢复原状，软管10可在U型8管内自由滑动，U型管8上刻有刻度且每一小格代表4毫米。其中可伸缩式外壳11与U型8链接在一起。内部包含有软管10和活塞6，可伸缩式外壳11保护软管10免受外界影响，软管10与活塞6连接，软管10具有一定的强度，软管10在受压时会推动活塞6在U型8内移动，移动过程中感应器9会将读数发射到处理器。当下沉量超过预设值30cm时处理器会发出警告并记录数值，然后在重新安装测量仪。在相对于传统的测量仪该测量仪具有占地面积小、测量精度高，适用用范围广，主要有点在于测量过程中对巷道的行人、运输等不会造成影响。
变形量测量仪2也可以购买市面上成熟的变形测量仪使用。
变形量测量仪2的安装可根据巷道的变形量，确定安装在相应的位置和确定安装数量；目的是减少巷道局部变形量小造成的资源浪费。
铰接杆4采用可拆卸铰接杆，其旋转角度为0到20°间。
所述变形量测量仪数量小于铰接杆的数量。
铰接杆4一端固定有齿轮22，齿轮22圆心位置设有定位孔21，铰接杆4另一端设有卡槽19，卡槽19底部设有卡塞16。
压力传感器1包括玻璃层13，玻璃层13上表面四周设固定梁12，固定梁12顶部覆盖有单晶硅薄膜14，固定梁12中间为真空腔15，单晶硅薄膜14上设有四个压敏电阻，四个压敏电阻分别位于单晶硅薄膜14四条边的中心位置，四个压敏电阻构成惠斯通电桥。
将压力传感器1和变形量测量仪2连接到数据处理装置3，数据处理装置与显示终端连接；能够实时将压力传感器和变形量测量仪的检测信息实时传输到显示终端进行监控。
所述的巷道顶板承压及变形量的测量装置的测量方法，它包括：
步骤1、选定要测量的巷道断面，根据巷道断面尺寸选择相应的铰接杆的数量和长度；
步骤2、在巷道断面两帮上固定第一根铰接杆；
步骤3、在第一根铰接杆的卡槽端安装第二根铰接杆，依次类推；
步骤4、将支撑杆固定在铰接杆上；
步骤5、所有铰接杆安装完成后，将变形量测量仪和压力传感器安装在巷道断面和铰接杆之间；
步骤6、将变形量测量仪和压力传感器的信号线与数据处理装置导线连接。
第一根铰接杆的卡槽端安装第二根铰接杆的安装方法为：第二根铰接杆的齿轮卡入到第一根铰接杆的卡槽内，将卡槽两侧对称的通孔与定位孔对齐，将定位螺栓***到定位孔内；调节铰接杆的角度，调节好后用卡塞卡住齿轮，再将弹簧垫圈套入到定位螺栓内，拧上固定螺母。
Claims (7)
1.一种巷道顶板承压及变形量的测量装置，它包括铰接杆（4），压力传感器（1）和变形量测量仪（2），其特征在于：铰接杆（4）首尾相连固定在巷道顶板上，压力传感器（1）固定在两根铰接杆（4）之间，支撑杆（5）两端固定在铰接杆（5）上，变形量测量仪（2）通过支撑杆（5）固定在巷道顶板上。
2.根据权利要求1所述的一种巷道顶板承压及变形量的测量装置，其特征在于：所述铰接杆（4）为拆卸式铰接杆，旋转角度为0到20°。
3.根据权利要求1所述的一种巷道顶板承压及变形量的测量装置，其特征在于：铰接杆（4）一端固定有齿轮（22），齿轮（22）的圆心位置设有定位孔（21）；铰接杆（4）另一端开有卡槽（19），卡槽（19）底部设有卡塞（16），卡槽（19）两侧有对称的通孔。
4.根据权利要求1所述的一种巷道顶板承压及变形量的测量装置，其特征在于：压力传感器（1）包括玻璃层（13），玻璃层（13）上表面四周固定有固定梁（12），固定梁（12）顶部覆盖有单晶硅薄膜（14），固定梁（12）、玻璃层（13）和单晶硅薄膜（14）之间为真空腔（15），单晶硅薄膜（14）上设有四个压敏电阻，四个压敏电阻分别位于单晶硅薄膜（14）四条边的中心位置，四个压敏电阻构成惠斯通电桥。
5.根据权利要求1所述的一种巷道顶板承压及变形量的测量装置，其特征在于：变形量测量仪（2）包括伸缩式外壳（11）、伸缩式外壳（11）与U型管（8）的一端链接在一起，伸缩式外壳（11）内有软管（10）和活塞（6），软管（10）与活塞（6）连接，U型管（8）另一端端面上设有变形检测传感器，U型管（8）上标注有刻度线（7）。
6.如权利要求1-5所述的巷道顶板承压及变形量的测量装置的测量方法，它包括：
步骤1、选定要测量的巷道断面，根据巷道断面尺寸选择相应的铰接杆（4）的数量和长度；
步骤2、在巷道断面两帮上固定第一根铰接杆；
步骤3、在第一根铰接杆的卡槽端安装第二根铰接杆，依次类推；
步骤4、将支撑杆固定在铰接杆上；
步骤5、所有铰接杆安装完成后，将变形量测量仪和压力传感器安装在巷道断面和铰接杆之间；
步骤6、将变形量测量仪和压力传感器的信号线与数据处理装置导线连接。
7.根据权利要求6所述巷道顶板承压及变形量的测量装置的测量方法，其特征在于：第一根铰接杆的卡槽端安装第二根铰接杆的安装方法为：第二根铰接杆的齿轮（22）卡入到第一根铰接杆的卡槽（19）内，将卡槽（19）两侧对称的通孔与定位孔（21）对齐，将定位螺栓（20）***到定位孔（21）内；调节铰接杆的角度，调节好后用卡塞（16）卡住齿轮（22），再将弹簧垫圈（17）套入到定位螺栓（20）内，拧上固定螺母（18）。
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