CN109798818A - 一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法，该装置包括限位卡槽及并列安装于限位卡槽上的锚固管、示数管、伸缩测量管；示数管与限位卡槽垂直固接，其两侧的锚固管、伸缩测量管与限位卡槽铰接；所述锚固管上穿设有钢绞线及三角倒钩爪，示数管表面设置有示数条、滑动套及复位弹簧，伸缩测量管包括嵌套在一起的若干伸缩管。使用方法为：在巷道某测站垂直断面上顶板和两帮中部施工钻孔，将锚固管装入钻孔中，通过定时读取AB距离、CD距离、两装置示数可获得巷道表面位移和顶板离层的精确数据。本发明装置结构简单合理，方法科学高效，能够快速准确获得巷道表面位移、顶板离层和深部位移数据，大大提高了测量效率及测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法，属于地下工程围岩监测技术领域。
背景技术
矿压监测是评价巷道支护稳定性的重要手段，巷道表面位移、顶板离层和深部位移是矿压监测的主要内容。其中，巷道表面位移测量仪器多采用钢卷尺、测杆、测枪、收敛计等，另需一些辅助器材，采用十字布点法安设监测断面；巷道顶板离层多使用顶板离层指示仪测量锚固区内外顶板离层值；巷道围岩深部位移为获得围岩不同深度的位移值，多采用多点位移计。可见，矿压监测项目布置钻孔较多，使用器材较多，耗时费力，不同测站位置所获得的数据导致最终结果误差较大。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法，具有结构简单、操作方便、成本较低等特点，能够快速准确获得巷道表面位移、顶板离层和深部位移数据，测量结果全面可靠。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种机械式巷道围岩位移测量装置，包括限位卡槽及并列安装于限位卡槽上的锚固管、示数管、伸缩测量管；
其中，所述示数管与限位卡槽垂直固接，其两侧的锚固管、伸缩测量管分别通过铰接轴与限位卡槽铰接且可绕铰接轴分别向两侧旋转至与示数管垂直并紧固；所述锚固管内穿设有钢绞线，且钢绞线延伸至锚固管外的一端连接有三角倒钩爪，其另一端绕过铰接轴进入示数管中；
所述示数管表面设置有示数条，且示数管上套接有滑动套及复位弹簧；所述滑动套通过复位弹簧连接示数管靠近限位卡槽的一端，通过复位弹簧保证滑动套的初始位置在示数管远离限位卡槽的一端；所述示数管中的钢绞线通过钢丝扣与滑动套紧固，且示数管上设置有供钢丝扣滑移的滑槽，通过钢绞线的牵引带动滑动套沿示数管表面的滑动；所述伸缩测量管包括嵌套在一起的若干伸缩管，且每根伸缩管表面均标有示数条。
进一步的，所述锚固管、示数管、伸缩测量管均采用PVC管。
进一步的，所述限位卡槽两端内壁呈收缩结构，通过内壁面收缩结构与锚固管/伸缩测量管的压紧力实现锚固管/伸缩测量管的旋转紧固，即锚固管、伸缩测量管向两侧旋转时与限位卡槽逐渐产生紧压力至与示数管垂直时压紧力最大，而克服限位卡槽内壁与锚固管/伸缩测量管的压紧力即可将测量装置收起。
所述一种机械式巷道围岩位移测量装置的工作方法，包括以下步骤：
1)在监测位置的顶板和两帮中部各施工一个直径28～33mm的钻孔，对应巷道表面观测点C、A、B，且A、B的中点记为O，点C关于AB的对称点记为D；
2)将锚固管、伸缩测量管分别旋转打开至与示数管垂直并紧固，并通过安装杆(专用导杆或锚索)将三角倒钩爪推入钻孔中设计位置，抽出安装杆后拉动钢丝绳以确认三角倒钩爪卡定牢固，而后将锚固管推入孔中，确认示数管紧贴巷道表面后在示数管端将钢绞线拉紧，用钢丝扣将钢绞线卡死，并截去多余钢绞线；
3)通过读取示数管上读数得到围岩浅部位移量，并将测量伸缩管抽出测量AB、CD距离，每两天读取一次；
4)通过计算得到巷道表面位移、顶板离层和深部位移数据，包括：
两帮移近量：LAB＝ABn-AB0
两帮移近速度：VAB＝LAB/t
顶底板移近量：LCD＝CDn-CD0
顶底板移近速度：VCD＝LCD/t
左帮围岩浅部位移量：LA＝An-A0
左帮围岩深部位移量：SA＝(LAB-2×LA)/2
顶板围岩浅部位移量：LC＝Cn-C0
顶板围岩深部位移量：SC＝(LCD-2×LC)/2
式中：
ABn——第n次测量AB距离；
AB0——初次测量AB距离；
t——监测时间；
CDn——第n次测量CD距离；
CD0——初次测量CD距离；
An——第n次左帮示数管读数；
A0——初次左帮示数管读数；
Cn——第n次顶板示数管读数；
C0——初次顶板示数管读数。
进一步的，所述顶板和两帮中部的钻孔在同一垂直断面上。
有益效果：本发明提供的一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法，相对于现有技术，具有以下优点：1、结构简单，操作方便，成本较低，能够同步高效测量巷道表面收敛、顶板离层和深部位移数据，可单人操作，省时省力；2、把表面位移和深部位移测站布置在同一个巷道断面上，消除了不同测站数据相互计算产生的误差，测量结果的精确度大大提高。
附图说明
图1为本发明一种机械式巷道围岩位移测量装置的结构示意图；
图2为本发明一种机械式巷道围岩位移测量装置的使用状态示意图；
图中包括：1、三角倒钩爪，2、钢绞线，3、锚固管，4、铰接轴，5、限位卡槽，6、钢丝扣，7、滑动套，8、复位弹簧，9、示数条，10、伸缩测量管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种机械式巷道围岩位移测量装置，包括限位卡槽5及并列安装于限位卡槽5上的锚固管3、示数管、伸缩测量管10；
其中，所述示数管与限位卡槽5垂直固接，其两侧的锚固管3、伸缩测量管10分别通过铰接轴4与限位卡槽5铰接且可绕铰接轴4分别向两侧旋转至与示数管垂直并紧固；
所述锚固管3内穿设有钢绞线2，且钢绞线2延伸至锚固管3外的一端连接有三角倒钩爪1，其另一端绕过铰接轴4进入示数管中；
所述示数管表面设置有示数条9，且示数管上套接有滑动套7及复位弹簧8；所述滑动套7通过复位弹簧8连接示数管靠近限位卡槽5的一端；所述示数管中的钢绞线2通过钢丝扣6与滑动套7紧固，且示数管上设置有供钢丝扣6滑移的滑槽，通过钢绞线2的牵引带动滑动套7沿示数管表面的滑动；
所述伸缩测量管10包括嵌套在一起的若干伸缩管，且每根伸缩管表面均标有示数条9。
本实施例中，所述锚固管3、示数管、伸缩测量管10均采用PVC管；所述限位卡槽5两端内壁呈收缩结构，通过收缩结构与锚固管3/伸缩测量管10的压紧力实现锚固管3/伸缩测量管10的旋转紧固。
所述一种机械式巷道围岩位移测量装置的工作方法，包括以下步骤：
1)在监测位置的顶板和两帮中部各施工一个直径28～33mm的钻孔，对应巷道表面观测点C、A、B，且A、B的中点记为O，点C关于AB的对称点记为D；
2)将锚固管3、伸缩测量管10分别旋转打开至与示数管垂直并紧固，并通过安装杆(专用导杆或锚索)将三角倒钩爪1推入钻孔中设计位置，抽出安装杆后拉动钢丝绳以确认三角倒钩爪1卡定牢固，而后将锚固管3推入孔中，确认示数管紧贴巷道表面后在示数管端将钢绞线2拉紧，用钢丝扣6将钢绞线2卡死，并截去多余钢绞线2；
3)通过读取示数管上读数得到围岩浅部位移量，并将测量伸缩管抽出测量AB、CD距离，每两天读取一次；
4)通过计算得到巷道表面位移、顶板离层和深部位移数据，包括：
两帮移近量：LAB＝ABn-AB0
两帮移近速度：VAB＝LAB/t
顶底板移近量：LCD＝CDn-CD0
顶底板移近速度：VCD＝LCD/t
左帮围岩浅部位移量：LA＝An-A0
左帮围岩深部位移量：SA＝(LAB-2×LA)/2
顶板围岩浅部位移量：LC＝Cn-C0
顶板围岩深部位移量：SC＝(LCD-2×LC)/2
式中：
ABn——第n次测量AB距离；
AB0——初次测量AB距离；
t——监测时间；
CDn——第n次测量CD距离；
CD0——初次测量CD距离；
An——第n次左帮示数管读数；
A0——初次左帮示数管读数；
Cn——第n次顶板示数管读数；
C0——初次顶板示数管读数。
本发明中，所述顶板和两帮中部的钻孔在同一垂直断面上，即把表面位移和深部位移测站布置在同一个巷道断面上，消除了不同测站数据相互计算产生的误差，测量结果的精确度大大提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种机械式巷道围岩位移测量装置，其特征在于，包括限位卡槽(5)及并列安装于限位卡槽(5)上的锚固管(3)、示数管、伸缩测量管(10)；
其中，所述示数管与限位卡槽(5)垂直固接，其两侧的锚固管(3)、伸缩测量管(10)分别通过铰接轴(4)与限位卡槽(5)铰接且可绕铰接轴(4)分别向两侧旋转至与示数管垂直并紧固；
所述锚固管(3)内穿设有钢绞线(2)，且钢绞线(2)延伸至锚固管(3)外的一端连接有三角倒钩爪(1)，其另一端绕过铰接轴(4)进入示数管中；
所述示数管表面设置有示数条(9)，且示数管上套接有滑动套(7)及复位弹簧(8)；所述滑动套(7)通过复位弹簧(8)连接示数管靠近限位卡槽(5)的一端；所述示数管中的钢绞线(2)通过钢丝扣(6)与滑动套(7)紧固，且示数管上设置有供钢丝扣(6)滑移的滑槽，通过钢绞线(2)的牵引带动滑动套(7)沿示数管表面的滑动；
所述伸缩测量管(10)包括嵌套在一起的若干伸缩管，且每根伸缩管表面均标有示数条(9)。
2.根据权利要求1所述的一种机械式巷道围岩位移测量装置，其特征在于，所述锚固管(3)、示数管、伸缩测量管(10)均采用PVC管。
3.根据权利要求1所述的一种机械式巷道围岩位移测量装置，其特征在于，所述限位卡槽(5)两端内壁呈收缩结构，通过收缩结构与锚固管(3)/伸缩测量管(10)的压紧力实现锚固管(3)/伸缩测量管(10)的旋转紧固。
4.根据权利要求1所述一种机械式巷道围岩位移测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在监测位置的顶板和两帮中部各施工一个直径28～33mm的钻孔，对应巷道表面观测点C、A、B，且A、B的中点记为O，点C关于AB的对称点记为D；
2)将锚固管(3)、伸缩测量管(10)分别旋转打开至与示数管垂直并紧固，并通过安装杆将三角倒钩爪(1)推入钻孔中卡定牢固，而后将锚固管(3)推入孔中，确认示数管紧贴巷道表面后在示数管端将钢绞线(2)拉紧，用钢丝扣(6)将钢绞线(2)卡死，并截去多余钢绞线(2)；
3)通过读取示数管上读数得到围岩浅部位移量，并将测量伸缩管抽出测量AB、CD距离，每两天读取一次；
4)通过计算得到巷道表面位移、顶板离层和深部位移数据，包括：
两帮移近量：LAB＝ABn-AB0
两帮移近速度：VAB＝LAB/t
顶底板移近量：LCD＝CDn-CD0
顶底板移近速度：VCD＝LCD/t
左帮围岩浅部位移量：LA＝An-A0
左帮围岩深部位移量：SA＝(LAB-2×LA)/2
顶板围岩浅部位移量：LC＝Cn-C0
顶板围岩深部位移量：SC＝(LCD-2×LC)/2
式中：
ABn——第n次测量AB距离；
AB0——初次测量AB距离；
t——监测时间；
CDn——第n次测量CD距离；
CD0——初次测量CD距离；
An——第n次左帮示数管读数；
A0——初次左帮示数管读数；
Cn——第n次顶板示数管读数；
C0——初次顶板示数管读数。
5.根据权利要求4所述一种机械式巷道围岩位移测量装置的工作方法，其特征在于，所述顶板和两帮中部的钻孔在同一垂直断面上。
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