[发明专利]一种被保护层膨胀变形量测定装置及方法

权利要求书

1.一种被保护层膨胀变形量测定装置，其特征在于：包括设在钻孔内的引导管、第一封孔囊袋、第一囊袋注浆管、套管、第二封孔囊袋、第二囊袋注浆管和钢丝绳；

所述钻孔为仰角穿层钻孔，所述钻孔从煤岩壁开孔穿过被保护煤层后施工至被保护煤层的顶板上方；

所述引导管包括连接在一起的圆钢管体、第一挡圈和第二挡圈；所述第一挡圈固定在所述圆钢管体下端；所述第二挡圈固定在所述圆钢管体上端；

所述第一封孔囊袋两端与所述圆钢管体中部固定连接，且所述第一封孔囊袋位于所述第一挡圈和第二挡圈之间；

所述第一囊袋注浆管一端与所述第一封孔囊袋内部连通，所述第一囊袋注浆管另一端伸出至所述钻孔的外部；

所述套管设置在所述钻孔内，且所述套管一端伸入至被保护煤层的底板上方，所述套管另一端引出至所述钻孔的外部；

所述第二封孔囊袋两端与所述套管固定连接，且所述第二封孔囊袋位于被保护煤层底板下方；

所述第二囊袋注浆管一端与所述第二封孔囊袋内部连通，所述第二囊袋注浆管另一端伸出至所述钻孔的外部；

所述钢丝绳一端固定在所述圆钢管体上并与被保护煤层的顶板的位置相对应，所述钢丝绳另一端伸入所述套管内部并引出所述钻孔的外部。

2.根据权利要求1所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置，其特征在于：所述引导管还包括尖锥，所述尖锥固定连接在所述引导管的顶部，所述尖锥直径介于钻杆直径与所述钻孔直径之间。

3.基于权利要求1所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在煤岩壁上采用钻机、钻杆及配套钻头施工钻孔，钻孔的孔底钻至被保护煤层顶板上方，退出钻杆及配套钻头；

S2、在引导管的圆钢管体上固定第一封孔囊袋、第一囊袋注浆管、钢丝绳，第一封孔囊袋固定在第一挡圈和第二挡圈之间；

S3、将引导管插入钻杆的内孔，直至钻杆的端部与第一挡圈接触，然后启动钻机将引导管、以及第一封孔囊袋、第一囊袋注浆管和钢丝绳同时送入钻孔的孔底，此时第一挡圈的位置位于被保护煤层的顶板上方，同时将第一囊袋注浆管和钢丝绳的另一端引出至钻孔外部，停止钻机；

S4、通过第一囊袋注浆管向第一封孔囊袋注入水泥浆，待水泥浆凝固，此时钢丝绳的一端通过水泥与被保护煤层的顶板固定连接，然后启动钻机，钻杆从引导管上脱下，测定被保护煤层顶板位移量；

S5、将第二封孔囊袋、第二囊袋注浆管固定在套管上，再将套管穿在钢丝绳上并送入被保护煤层的底板的位置；

S6、通过第二囊袋注浆管向第二封孔囊袋注入水泥浆，水泥浆凝固即可将套管固定在被保护煤层的底板的位置；

S7、记录好套管、钢丝绳距煤岩壁的位置，测定被保护煤层底板位移量，进而计算保护层开采后被保护层膨胀变形量。

4.根据权利要求3所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：所述钻孔倾角为30-90°。

5.根据权利要求4所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：所述钻孔的孔底施工至被保护煤层的顶板上方2m处。

6.根据权利要求5所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：所述钻孔的直径为94-133mm。

7.根据权利要求3所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：所述引导管为直径16-18mm的圆钢。

8.根据权利要求3所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：所述钢丝绳的直径为3-5mm。

9.根据权利要求3所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：所述第一挡圈套接在靠近所述引导管下端头0.5m的位置；

所述第二挡圈套接在靠近所述引导管上端头0.5m的位置；

且所述第一挡圈和第二挡圈的外径为30-50mm。

10.根据权利要求3所述的一种被保护层膨胀变形量测定装置的测定方法，其特征在于：步骤S4和步骤S6的注入水泥浆的压力≥2MPa。