[發明專利]一種被保護層膨脹變形量測定裝置及方法

有效

• 申請號: 202010972156.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112097726B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 周言安;王永;童校長;陳建;周韜;葉春輝;楊洋;陳勇;趙勇;程玉靈
• 申請（專利權）人: 淮南礦業（集團）有限責任公司;平安煤炭開采工程技術研究院有限責任公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開了一種被保護層膨脹變形量測定裝置及方法，設在鉆孔內的引導管、第一封孔囊袋、第一囊袋注漿管、套管、第二封孔囊袋、第二囊袋注漿管和鋼絲繩；本發明利用施工鉆孔的鉆機、鉆桿將鋼絲繩、第一封孔囊袋、第一囊袋注漿管等送入鉆孔被保護煤層頂板以上位置，注漿固定，測定被保護煤層頂板位移量；利用套管固定封孔部件后穿鋼絲繩，送入鉆孔被保護煤層底板下方，注漿固定，測定被保護煤層底板位移量；在保護層開采后，利用被保護煤層頂板位移量、底板位移量，進而計算保護層開采后被保護層膨脹變形量。本發明勞動強度低、安全性好，能夠準確反映被保護煤層頂底板變化。

技術領域

本發明涉及煤礦技術領域，具體為一種被保護層膨脹變形量測定裝置及方法。

背景技術

礦井首次開采保護層考察保護效果和保護范圍時，需要測定被保護層膨脹變形量。被保護層膨脹變形量是衡量保護層開采效果的一個關鍵參數，準確測定被保護層膨脹變形量進而掌握保護層開采期間被保護層卸壓增透規律，對治理被保護層瓦斯具有重要意義。

測定被保護層膨脹變形量傳統方法是深部基點法，即施工穿層鉆孔穿透煤層頂板不少于1m，在煤層頂板及底板各安裝一對鋼楔固定深部基點，見圖1。煤層頂板的鋼楔焊接一直徑10mm鋼筋，穿過煤層底板的鋼楔至孔口。煤層底板的鋼楔焊有一根直徑15mm的無縫鋼管，套在與頂板鋼楔相連的鋼筋上。在保護層的采動作用下，固定于頂板的鋼筋與固定于底板的鋼管隨頂底板移動，鋼筋與鋼管的相對位移便是被保護層膨脹變形量。

中國專利CN104482914A一種遠距離被保護層膨脹變形量測定裝置，它包括煤層頂板基點固定器、頂板基點測定線、連接管、煤層底板基點固定器、底板基點測定線，保護套管、套管連接頭。煤層頂、底板布置基點固定器，二者通過連接管插接相連，管體四周翼翅呈張開狀態，進而對保護層膨脹變形量進行測定；中國專利CN104344785A公開了一種煤層細微變形量自動測試裝置通過利用煤層發生變形后，不銹鋼管和鋼絲繩隨之產生相對位移，從而帶動刻度尺或數顯表移動，對保護層開采后被保護層的變形量進行測量。

上述技術存在一些問題：用深部基點法測定被保護層膨脹變形量需要將固定的鋼鍥和連接鋼筋的鋼鍥送至鉆孔頂板位置固定牢固。連接鋼筋的鋼鍥靠人力送至鉆孔目標位置，勞動強度大，人員在鉆孔下作業，存在鉆孔內物體下滑傷人的風險。如果鉆孔深度超過50米，很難把基點固定到設計位置。鋼鍥在煤層頂底板主要靠鋼鍥和鉆孔孔壁的摩擦力固定，當煤層卸壓，煤層頂底板位移時，鋼鍥的受力狀況發生變化，鋼鍥可能在鉆孔內發生位移影響測定結果的準確性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于如何實現解決深部基點法測定被保護層膨脹變形量，勞動強度大、基點固定到設計位置難、準確性差等問題。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

一種被保護層膨脹變形量測定裝置，包括設在鉆孔內的引導管、第一封孔囊袋、第一囊袋注漿管、套管、第二封孔囊袋、第二囊袋注漿管和鋼絲繩；

所述鉆孔為仰角穿層鉆孔，所述鉆孔從煤巖壁開孔穿被保護煤層后施工至被保護煤層的頂板上方；

所述引導管包括連接在一起的圓鋼管體、第一擋圈和第二擋圈；所述第一擋圈固定在所述圓鋼管體下端；所述第二擋圈固定在所述圓鋼管體上端；

所述第一封孔囊袋兩端與所述圓鋼管體中部固定連接，且所述第一封孔囊袋位于所述第一擋圈和第二擋圈之間；

所述第一囊袋注漿管一端與所述第一封孔囊袋內部連通，所述第一囊袋注漿管另一端伸出至所述鉆孔的外部；

所述套管設置在所述鉆孔內，且所述套管一端伸入至被保護煤層的底板上方，所述套管另一端引出至所述鉆孔的外部；

所述第二封孔囊袋兩端與所述套管固定連接，且所述第二封孔囊袋位于被保護煤層底板下方；