[发明专利]一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法

权利要求书

1.一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法，其特征在于：所述方法基于下列四个装置实现，分别为：顶板监测装置、底板监测装置、激光测距仪和水平校准仪。

所述顶板监测装置是由固定式螺纹锚杆、连接式螺纹锚杆、花篮螺丝、蝶形螺栓、刚性监测板和固定螺丝帽组成。所述固定式螺纹锚杆杆体附有螺纹，施工完成后固定于巷道的顶板处；所述连接式螺纹锚杆杆体附有螺纹，其用于连接花篮螺丝与刚性监测板；所述的刚性监测板有垂直于板体的四个孔洞，分别位于刚性监测板的四个角，使用时需将连接式螺纹锚杆穿进孔洞，再将固定螺丝帽旋进连接式螺纹锚杆，使连接式螺纹锚杆与刚性监测板垂直；所述花篮螺丝开有三个螺丝孔，其中上下两侧的一侧与固定式螺纹锚杆相连，另一侧与连接式螺纹锚杆相接，花篮螺丝侧边的螺丝孔用于连接蝶形螺栓；所述蝶形螺栓用于固定刚性监测板的位置，待刚性监测板调整至水平后旋紧蝶形螺栓。

2.根据权利要求1所述的一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法，其特征在于：所述底板监测装置与所述顶板监测装置具有相同的结构，两者在安装完成后分别处于同一铅垂线相交的巷道顶底板。

3.根据权利要求1所述的一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法，其特征在于：所述激光测距仪用于测量同一铅垂线上固定在的巷道顶板和巷道底板的刚性监测板之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法，其特征在于：所述水平校准仪用于安装过程中对刚性监测板进行调整，使得刚性监测板水平。

5.一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

S001保护层开采前，安装顶板监测装置和底板监测装置。首先将四根连接式螺纹锚杆穿过刚性监测板预留的四个孔洞，将固定螺丝帽从刚性监测板下方旋进连接式螺纹锚杆，使连接式螺纹锚杆与刚性监测板垂直。

S002将连接式螺纹锚杆上方连接花篮螺丝上下两侧的一侧。

S003将花篮螺丝的另一侧连接固定式螺纹锚杆，之后将固定式螺纹锚杆固定于巷道顶板处。

S004使用水平校准仪使得刚性监测板保持水平。

S005刚性监测板调整至水平之后，拧紧蝶形螺栓，顶板监测装置安装完毕。

S006沿顶板监测装置的铅垂方向在巷道底板处确定底板监测装置的安装位置。

S007重复步骤S001-S005，安装底板监测装置。

S008保护层开采前，使用激光测距仪测量并记录水平被保护煤层巷道的高度h，以及同一地点顶底板两个刚性监测板之间的距离L₁。

S009保护层开采后，使用激光测距仪连续监测并记录水平被保护煤层巷道顶底板两个刚性监测板之间的距离，待监测数值稳定之后，将稳定的数值记作L₂。

S010保护层开采过程中，顶板监测装置和底板监测装置的变形量可以忽略不记。根据保护层开采前两个刚性监测板之间的距离L₁和保护层开采后两个刚性监测板之间的距离L₂，采用下式计算保护层开采前后水平被保护煤层巷道的变形量L：

L＝L₂-L₁

S011查阅矿井地质资料，获得水平被保护煤层的厚度H，采用下式计算水平被保护煤层厚度H与巷道高度h的比值k：

S012进一步地，采用下式计算水平被保护煤层的膨胀变形量x：

S013进一步地，采用下式计算水平被保护煤层的膨胀变形率P：