[实用新型]一种矿用采空区底板深孔位移计

说明书

本实用新型公开了一种矿用采空区底板深孔位移计，它由锚固装置、转向固定装置和防护装置组成。其中，锚固装置由锚头、尖头钢片和其他附属构件组成，可将钢丝绳锚固至采空区底板指定深度；转向固定装置包括固定盘、固定锚杆、固定螺帽、转向滑轮、防护螺栓孔和钢丝绳，转向固定装置将采空区底板竖向位移转为水平位移，从而保证测试连贯性，同时固定钻孔孔口位置，在底板形变时不发生偏移；防护装置包括竖向防护管、水平防护管、抗压外壳、防护螺栓和读数盒，目的是保护钢丝绳安全不受围岩挤压。本实用新型将采空区底板竖向位移通过钢丝绳和转向滑轮转变为水平测量，利用护管和其它装置保证钢丝绳安全，结构简单实用，应用前景广阔。

技术领域

本实用新型涉及煤矿监测技术领域，尤其涉及一种矿用采空区底板深孔位移计，它适用于采空区底板和巷道、底板的位移监测。

背景技术

煤层开采形成采空区，岩层三向受力状态改变，导致底板岩层在一定范围内向采空区运动，在顶板坚硬的条件下底板变形破坏尤为显著。工作面底板鼓起后，岩层上部形成张裂隙，在地应力进一步作用下，则会导致裂隙进一步发育扩展。在相当长的时间段内底板应力方向自下而上，底板岩层有持续鼓起的趋势。大多数煤层底板一定深度范围内为承压含水层，若底板持续破坏至含水层，则在会在底板形成导水通道，诱发底板突水，严重威胁煤矿的安全生产。

目前多数采煤工作面使用沿空留巷方式开采，为保证工作面的安全生产，需要对工作面回采过后采空区底板变形进行实测，现场观测底板不同深度岩层的位移量，并计算变形破坏深度，为煤矿防治水提供依据。目前常用的方式是在工作面的两顺槽打设探测孔，使用不同仪器探测底板破坏深度及形变特征，但此种方式存在诸多缺陷。首先，采煤工作面长度一般大于100m，两顺槽位于工作面边缘，而工作面中央是变形量最大的位置，两顺槽打设的监测孔无法探测到工作面中央底板的变形特征；此外，工作面推采过后，底板发生变形破坏，极易导致倾斜探测孔坍塌，从而无法继续进行测试，从而无法保证数据的连贯性；最后，在工作面顺槽打设一定角度的倾斜钻孔深入到工作面底板，倾斜钻孔内埋设位移传感器和测丝，由于钻孔与岩层斜交，在岩层交界面极易发生破碎和变形，其监测深度的形变量是多个层位破碎挤压测丝所致，测试结果不准确。

此外，目前的观测设备也存在部分缺陷，含有电路的观测设备和仪器依靠电缆传递电能和监测信号，而工作面底板钻孔内大多有水，设备长期在水的浸泡和侵蚀作用下，寿命周期较短，即使做到设备防水，也无法避免电缆线在钻孔内错动导致电线短路，从而无法完成长期观测任务。普通的位移计锚爪在安装至监测深度的过程中，由于倾斜钻孔深度较大，锚爪的钢丝或者钢片与钻孔岩壁发生长距离的接触和摩擦，致使钢丝或者钢片无法撑开锚固岩壁，导致锚固失效。有部分机械结构的锚爪内部结构复杂，需使用特殊安装杆在钻孔内旋转，安装极为不便，且锚固效果欠佳。采空区顶板矸石冒落后对埋设在钻孔及孔口的设备形成冲击，目前大部分设备在监测孔孔口都没有设置防护装置，从而无法保证采空区顶板垮落后测试仪器的安全性，由于顶板岩石冒落后人员无法进入采空区，一旦仪器受冲击损坏，将无法修复和更换。大部分位移测量装置孔口没有约束和固定，在位移较大时，极易发生装置和孔口脱离的情况，导致测试失效。

因此如何监测采空区工作面底板的位移是目前亟待解决的难题。

在本发明之前，专利号为2007100529265的专利提供了机械式多点位移计，包括孔口读数仪、孔口基准板、铟钢丝、孔内测点锚固头组成，孔内测点锚固头依靠弹簧锚固，结构复杂，孔口读数仪固定在孔口基准板上，没有任何防护措施，不适用于监测采空区底板围岩变形，当采空区顶板冒落后，人员无法对孔口读数仪进行读数。

专利号为2012105325532的发明提供了用于富水软弱地层的多层伸缩式多点位移计锚头，纵向相继共有若干个孔内测点锚固头单元，三个三角形刀片式锚爪收拢，此时锚爪收缩，可方便放入钻孔内，但是此发明适用于富水软弱地层，当岩石孔壁坚硬时，锚爪无法刺入岩壁，且锚爪强度有限，导致锚固失效。