[发明专利]一种监测煤矿巷道变形的新型多点位移计

说明书

一种监测煤矿巷道变形的新型多点位移计，包括固定爪、细胶棒a和细胶棒b。细胶棒表面光滑处理且可大幅弯曲，相互之间不会缠绕；细胶棒a一端为公头，一端为母头；细胶棒b只有一端为公头，外壁有刻度标识，内部填充荧光材料；细胶棒相互之间通过公头连接段外侧的卡环与母头连接段内部的卡槽扣合连接；固定爪底端开有环向小孔a和小孔b，小孔a内壁有卡槽可与细胶棒a的公头连接段的卡环相扣合，环向小孔b可适应连接其它测点的组合细胶棒的自由移动；固定爪外壁的卡爪可抓紧钻孔内壁避免滑移。这种新型多点位移计解决了与传统技术中测点之间相互干扰的难题，且具有结构简单，成本低，安装简单，精度高，标识度高等优点，具有很强的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及煤矿巷道变形监测设备，具体是一种监测煤矿巷道变形的新型多点位移计。

背景技术

井工煤矿中的巷道开挖破坏了周边岩体原有的自稳特性，巷道不可避免地会出现变形破坏，如顶板下沉、两帮移近、地板鼓起等情况。开挖空间周围的岩体沿着径向范围依次可划分为破碎区、塑性区和原岩应力区，不同的区域有着不同的变形特性。一般而言，近开挖空间的岩体变形量相对较大，而远离开挖空间的岩体变形量则相对较小。不同岩体之间的变形量差值对于评价巷道周边岩体变形特性有着重要指导意义，同时对于优化支护方案也有起着重要的支撑作用。比如预测岩体潜在结构面的位置，测量锚杆支护巷道锚固区内和锚固区外岩体变形大小等等。

在传统技术方案中，为了详细了解巷道围岩内部不同深度的位移、围岩深部离层位置与分布、顶板弱化高度与破坏范围等情况，会在钻孔内部安设多个测点，这种测量围岩不同深度多个测点位移的仪器即为多点位移计。经过多年的发展，多点位移计具有多种种类和形式，其中机械式多点位移计由于成本低廉、易于生产、便于携带，在煤矿巷道的变形监测中被广泛应用及采纳。

机械式多点位移计多由孔内固定爪、钢丝、铅块、孔口固定爪，以及与孔口固定爪相连的塑料托盘组成。尽管这种测量仪器有一定的优点，但是机械式多点位移计在煤矿中的实际应用效果并不明显，而且存在诸多缺陷。第一，机械式多点位移计测点数目多在3个以上，在实际应用中，很容易发生钢丝相互间缠绕的现象。在将其携带到井下进行实际安装时，往往需要耗费大量的时间将缠绕的钢丝解开，这种情况尤其在与铅块连接的钢丝处极易发生。第二，该多点位移计的测点数目在井下调整工序复杂，如果需要增减测点数目，需要剪断钢丝，而后重新整理钢丝，再将其在井下有限的巷道空间中一一捋顺。第三，以往工程应用中，当测点数目超过三个后，已经安设在钻孔内部深基点的测点极易与后续要安装的浅基点发生相互干扰。后续安设测点的推送杆严重干扰连接在已安设测点上的钢丝，在施工完成后，易造成测点钢丝在钻孔内的缠绕，由于钢丝之间相互缠绕，当岩层发生了变形，难于传递并反映在裸露在岩层外部的铅块上。第四，孔内固定爪与孔外铅块二者之间无对应方式，需要人工进行标记，容易发生混淆错乱的现象，深孔浅孔基点也容易混淆。第五，这种多点位移计耗费工时，需要较多人手。一般而言，安设前期需要在巷道内将钢丝捋顺，这将占用巷道走向近十米的空间。安设期间，需要一人手持铅块，避免钢丝缠绕；另外一人手持推送杆，向钻孔内推送孔内固定爪；特殊地段，需要另外一人辅助推送推送杆或者稳定推送操作人员的站立平台。第六，这种多点位移计一般只适用于顶板岩层变形监测，在帮部变形监测中由于缺乏重力作用，内部岩层的变形并不能直接反应在裸露在钻孔外的铅块上。

以上这些缺陷在软岩破碎巷道的监测中更为复杂。由于固定爪安装缓慢耗时，而钻孔极易在短时间内塌孔，易造成后续固定爪无法安装和钢丝缠绕，已安装的固定爪又无法撤出，最终导致安装失败，设备失效。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种监测煤矿巷道变形的新型多点位移计，该位移计能简化煤矿巷道岩层内部多点位移监测方面的工序，能有效提高对岩体变形监测的精度，能有效扩大位移计在不同地质条件下的适用范围，同时，该位移计结构简单、制造成本低、不易发生缠绕现象，且易调整基点位置，其安装过程方便，可通过单人完成操作，适于推广应用。