一種新型煤礦頂板離層儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

[摘 要]當(dāng)前頂板離層儀主要使用機(jī)械式，但其現(xiàn)場(chǎng)使用效果極差，大量離層儀安裝后數(shù)據(jù)基本無(wú)變化，而且淺基點(diǎn)和深基點(diǎn)的巷道表面測(cè)點(diǎn)位置不統(tǒng)一，如果做差分析其離層量，增加了測(cè)量結(jié)果的誤差和不可靠性。為了準(zhǔn)確掌握巷道頂板的活動(dòng)規(guī)律，精準(zhǔn)的測(cè)量出關(guān)鍵巖層與下方巖層之間的離層量，實(shí)有必要提供一種頂板離層儀系統(tǒng)，以解決以上技術(shù)問(wèn)題。本離層儀系統(tǒng)克服原有頂板離層儀測(cè)量效果差、無(wú)法直接讀取關(guān)鍵巖層與下方巖層離層量的缺陷，提供一種頂板離層儀系統(tǒng)，使測(cè)量精度得到提高。

[關(guān)鍵詞]頂板離層、測(cè)量精度

中圖分類(lèi)號(hào)：TU841 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）14-0286-02

1 引言

煤礦井下地質(zhì)開(kāi)采條件復(fù)雜，尋求礦山礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，是為巷道提供支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和支護(hù)形式選擇的依據(jù)。頂板離層儀指示儀主要是用于煤礦巷道的頂板離層監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)頂板支護(hù)參數(shù)選取并預(yù)防頂板冒頂事故發(fā)生。為了準(zhǔn)確掌握巷道頂板的活動(dòng)規(guī)律，精準(zhǔn)的測(cè)量出關(guān)鍵巖層與下方巖層之間的離層量，實(shí)有必要提供一種頂板離層儀系統(tǒng)，以解決以上技術(shù)問(wèn)題[1]。

2 離層儀結(jié)構(gòu)

本頂板離層儀系統(tǒng)，包括：滑輪和兩根繩索，繩索的一頭通過(guò)兩個(gè)固定錨頭固定在巖層頂板的兩個(gè)位置，繩索的另一頭連接于所述滑輪的圓周表面；一個(gè)固定錨頭通過(guò)其中的一根繩索能夠拉動(dòng)所述滑輪沿順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)固定錨頭通過(guò)另外一根繩索能夠拉動(dòng)所述滑輪沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)固定錨頭在巖層上的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)將拉動(dòng)所述滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)量即可得到巖層頂板的離層量。

本頂板離層儀系統(tǒng)還包括有托盤(pán)，該托盤(pán)固定在巷道表面，所述托盤(pán)內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)繩索通道，兩根繩索通過(guò)兩個(gè)繩索通道分別沿順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蚶p繞于所述滑輪的圓周表面。托盤(pán)內(nèi)的兩個(gè)繩索通道分別自托盤(pán)中心向托盤(pán)兩側(cè)延伸而成，兩個(gè)繩索通道的一端開(kāi)口自托盤(pán)中心向上，兩個(gè)繩索通道的另一端開(kāi)口自托盤(pán)兩側(cè)向下。兩根繩索以拉緊方式纏繞于滑輪的圓周外表面，且兩根繩索在滑輪的圓周最低點(diǎn)通過(guò)緊固件緊固于滑輪，且其中一根繩索纏繞于滑輪的左下1/4圓周面，另一根繩索纏繞于滑輪的右下1/4圓周面?；喭ㄟ^(guò)固定桿轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述托盤(pán)上，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。包括有兩根所述固定桿，兩根固定桿的一端固定連接于所述托盤(pán)，兩根固定桿的另一端連接于穿過(guò)所述滑輪的中心軸孔的轉(zhuǎn)軸?；啽砻嬖O(shè)置有指針和刻度盤(pán)，通過(guò)讀取所述指針在所述刻度盤(pán)上所指示刻度的變化量來(lái)檢測(cè)所述滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)量。兩個(gè)固定錨頭分別固定于關(guān)鍵巖層位置和關(guān)鍵巖層下方軟巖位置。所述托盤(pán)通過(guò)固定錨頭固定在巷道表面。

3 具體實(shí)施方案

請(qǐng)參閱圖1及圖2，該頂板離層儀系統(tǒng)包括固定到巷道內(nèi)的深基點(diǎn)固定錨頭1-1、淺基點(diǎn)固定錨頭1-2，內(nèi)設(shè)繩索通道的托盤(pán)3，以及滑輪4。兩個(gè)固定錨頭完全設(shè)置在巷道頂板上方的穿層鉆孔內(nèi)，所述的兩個(gè)固定錨頭分別通過(guò)不同長(zhǎng)度的鋼絲繩從鉆孔內(nèi)引出至巷道表面以外，在巷道表面安裝有托盤(pán)3，托盤(pán)內(nèi)自中心向兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有左繩索通道10-2和右繩索通道10-1，兩根鋼絲繩2-1、2-2分別穿過(guò)托盤(pán)3內(nèi)的左右繩索通道10-2、10-1，沿著托盤(pán)3下方的滑輪4兩側(cè)邊緣，經(jīng)過(guò)緊固件7緊固，使兩根鋼絲繩2緊貼著滑輪4外邊緣（即下半圓周外表面）形成一個(gè)整體。兩根鋼絲繩以拉緊方式緊貼滑輪4下半圓周外表面固定于滑輪上，優(yōu)選的，兩根鋼絲繩在滑輪的最低點(diǎn)通過(guò)同一緊固件7緊固在滑輪上，形成一個(gè)整體，但并不以此為限，亦可單獨(dú)固定于滑輪4下半圓周外表面，只要每根鋼絲繩所連接的基點(diǎn)固定錨頭位置發(fā)生變化即可帶動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

滑輪4的兩個(gè)側(cè)面分別通過(guò)兩根固定桿5與托盤(pán)3組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，滑輪4在兩根固定桿5之間做自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一根固定桿5的一端放置有一個(gè)指針6，用來(lái)指示當(dāng)前狀態(tài)滑輪所處的位置，在有指針6的一側(cè)滑輪4的表面附著一圓形刻度盤(pán)8，根據(jù)滑輪4直徑的多少就可以確定刻度盤(pán)8每一格之間所代表的距離，對(duì)比前后兩次觀測(cè)指針6的位置變化量即為兩次觀測(cè)頂板離層量的大小。

在煤礦井下一矩形巷道的某個(gè)斷面，沿巷道頂板打一穿過(guò)不同巖層層位的鉆孔，將深淺基點(diǎn)1-1、1-2經(jīng)導(dǎo)桿分別固定于關(guān)鍵巖層位置和關(guān)鍵巖層下方軟巖位置，即深基點(diǎn)和淺基點(diǎn)，固定好后，分別經(jīng)過(guò)不同長(zhǎng)度的鋼絲繩2-1、2-2的牽引至鉆孔外，而后兩根鋼絲繩2-1、2-2分別穿過(guò)托盤(pán)3內(nèi)的左右繩索通道10-2、10-1，將托盤(pán)3緊貼矩形巷道的表面，拉緊兩根鋼絲繩2-1、2-2，沿著滑輪4 的兩側(cè)邊緣經(jīng)過(guò)緊固件7固定，使鋼絲繩2-1和2-2、滑輪4等組成一個(gè)整體，即達(dá)到安裝該頂板離層系統(tǒng)的目的。

安裝好該頂板離層儀系統(tǒng)后，記錄滑輪4表面指針6所指示的圓形刻度盤(pán)8所對(duì)應(yīng)的數(shù)值，記為X1，隨著礦山壓力的顯現(xiàn)，深基點(diǎn)和淺基點(diǎn)之間產(chǎn)生離層，即淺基點(diǎn)1-2所在巖層位置相對(duì)于深基點(diǎn)1-1所在巖層位置出現(xiàn)下沉，鋼絲繩2-1和2-2之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)滑輪4的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，進(jìn)行第二次下井觀測(cè)，記錄此時(shí)指針6所指示的刻度盤(pán)8對(duì)應(yīng)的數(shù)值，記為X2，兩次記錄的差值（X1-X2）即為兩次下井觀測(cè)期間，頂板深基點(diǎn)1-1和淺基點(diǎn)1-2之間頂板的離層量的大小。

其中，1-1為深基點(diǎn)固定錨頭、1-2為淺基點(diǎn)固定錨頭、2-1為深基點(diǎn)鋼絲繩、2-2為淺基點(diǎn)鋼絲繩、3為托盤(pán)、4為滑輪、5為固定桿、6為指針、7為緊固件、8為圓形刻度盤(pán)、9為托盤(pán)固定錨固頭、10-1為右側(cè)繩索通道、10-2為左側(cè)繩索通道。

4 實(shí)用效果分析

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置至少具有以下有益效果：本裝置在巷道頂板上方打一個(gè)穿層鉆孔，將深固定錨頭和淺固定錨頭完全安裝在穿層鉆孔內(nèi)，通過(guò)兩個(gè)固定錨頭將兩個(gè)繩索分別固定在巷道內(nèi)，繩索的另一端固定在滑輪上，且兩個(gè)繩索的另外一端通過(guò)緊固件連接，這樣，任一個(gè)固定錨頭的位置發(fā)生改變，即可帶動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而精確計(jì)算出離層量。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)鳴高，石平五主編.礦山壓力與巖層控制[M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 2004

作者簡(jiǎn)介：

張忠浩（1990- ），男，漢，安徽淮南，安徽淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦綜采一隊(duì)技術(shù)員.