[發明專利]一種巖石鉆孔孔徑變化的測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202110100189.1
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112902883A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 姚強嶺;馬軍強;徐強;夏澤;李學華
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01B13/08
• 分類號: G01B13/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

本發明提供了一種巖石鉆孔孔徑變化的測量裝置及方法，涉及巖土工程和測量技術領域，其解決了鉆孔施工后孔徑連續測量的技術問題。該裝置包括液壓盒、錨爪、液壓油箱、單向液壓閥、液壓油管和量筒，其中液壓盒包括盒體、活塞、推桿和觸頭，液壓油箱和量筒分別通過液壓油管與液壓盒相連，液壓盒和量筒之間的液壓油管上設置有單向液壓閥，錨爪固定配置在液壓盒上；液壓盒的兩側設置有活塞，活塞與推桿相連，推桿端部設置有觸頭，觸頭接觸鉆孔的孔壁。利用該裝置對鉆孔進行測量時，觸頭壓緊孔壁，孔徑變化時通過擠壓活塞開啟單向液壓閥，液壓油流入量筒，通過記錄量筒內體積的變化確定鉆孔的截面收縮率；可以實現連續測量，并且操作更加簡便。

技術領域

本發明涉及巖土工程和測量技術領域，尤其是一種巖石鉆孔孔徑變化的測量裝置及方法。

背景技術

通常在煤層上方存在一層或者幾層厚且堅硬的巖層，工作面回采過后，堅硬的頂板很難及時垮落，容易形成大面積的懸頂結構。我國的大部分的煤層賦存條件復雜，堅硬頂板的煤層占比較大，大部分的礦區都存在堅硬頂板的煤層。隨著綜合機械化長壁采煤技術的發展，有的綜采工作面會受到來壓強烈的堅硬頂板影響，特別是有薄層直接頂的堅硬頂板工作面。一方面由于頂板不能及時垮落使得回采巷道及煤柱的附加載荷增大，巷道的維護難度增大；另一面，當懸頂的跨度達到堅硬巖層的極限跨距時，大面積懸頂突然垮落，會引起工作面巖體的劇烈震動和沖擊地壓及煤與瓦斯突出等動力災害。

目前，為了使厚層的堅硬頂板及時垮落，保證工作面回采安全，中國專利(CN110966002A) 公開了一種基于密集鉆孔的切頂卸壓方法，其機理是通過在頂板中按照一定的鉆孔直徑、鉆孔間距打一系列給定角度和深度的鉆孔，在開采擾動作用的影響下各個鉆孔周圍形成的塑性區疊加聯通，在頂板中形成一個人工弱化帶，使得堅硬頂板在采動作用的影響下能夠沿此弱化帶切落，達到人為控制堅硬頂板，降低來壓強度的目的。在密集鉆孔施工完成后，隨著時間的推移，密集鉆孔在地應力和工作面超前支承壓力的影響下密集鉆孔的孔徑會發生收縮變化，而監測和分析密集鉆孔在不同時期的孔徑變化規律并通過能量耗散的方法研究鉆孔孔徑變形和鉆孔圍巖能量演化之間的關系，進一步研究密集鉆孔切頂卸壓機理。

為此，需要對鉆孔進行連續的測量，通過連續的測量確定巖石鉆孔孔徑變化規律，為研究密集鉆孔切頂卸壓機理提供衣據。

發明內容

為了解決鉆孔施工后孔徑連續測量的技術問題，消除鉆孔初始孔徑、鉆孔深度等鉆孔參數的影響，本發明提供了一種巖石鉆孔孔徑變化的測量裝置及方法，具體的技術方案如下。

一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，包括液壓盒、錨爪、液壓油箱、單向液壓閥、液壓油管和量筒，所述液壓油箱和量筒分別通過液壓油管與液壓盒相連，液壓盒和量筒之間的液壓油管上設置有單向液壓閥，錨爪固定配置在液壓盒上；所述液壓盒包括盒體、左活塞、右活塞、左推桿、右推桿、左觸頭和右觸頭，盒體的兩側分別設置左活塞和右活塞，左活塞與左推桿相連，左推桿的端部設置有左觸頭，右活塞和右推桿相連，右推桿端部設置有右觸頭；所述液壓油箱設置有液壓油加載機構，所述液壓盒上設置有進油口和出油口，所述量筒密封并設置有連通管。

優選的是，液壓油管包括進油管和出油管，液壓盒與液壓油箱之間設置進油管，液壓盒與量筒之間設置有出油管，所述進油管和出油管上都設置有閥門。

優選的是，所述液壓油箱內裝有液壓油，所述液壓油加載機構的液壓油箱活塞加壓輸送液壓油，出油管上設置有壓力表。

還優選的是，出油管上設置有單向液壓閥，出油管上的閥門設置在出油管與量筒的連接端；所述單向液壓閥的開啟壓力大于液壓盒內液壓油的重力。

還優選的是，錨爪設置有多個，錨爪與液壓盒的盒體后端相連，錨爪由液壓盒向鉆孔側壁延伸。

還優選的是，左觸頭和右觸頭對稱設置，左觸頭和右觸頭均為弧面，左觸頭和右觸頭的弧面為1/4～1/2圓周。