本实用新型专利技术公开了一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置，包括由下及上依次设置于钻孔内的探头、探杆、导向杆，导向杆于探杆之间设置有锤垫，导向杆外部套设有穿心锤，导向杆顶部设置有连接器，钻孔上方设置有滑轮，滑轮上设置由钢线绳，钢线绳一端与连接器连接，钢线绳另一端连接设置有配重块，滑轮靠近配重块的一侧设置有标尺，涉及煤矿开采技术领域，可以根据变形速率变化趋势以及开采工作面与变形速率之间的关系准确判断出最佳注浆时机(离层变形量最大)；同时，使用本发明专利技术装置不用封孔观测，可以实现一孔两用(观测、注浆)，降低了施工成本。而且本装置可以迅速由钻孔内取出，有利于在最佳时机开始注浆。利于在最佳时机开始注浆。利于在最佳时机开始注浆。
【技术实现步骤摘要】
一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置
[0001]本技术属于煤矿开采
，具体为一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置。
技术介绍
[0002]据我国国有重点煤矿的不完全统计资料，目前我国”三下”压煤约137.9亿吨，其中建筑物下压煤为87.6亿吨，而建筑物下压煤中的60％为村庄下压煤。部分矿区建筑物下压煤量十分巨大，已经严重制约了矿区的发展。
[0003]在采场上覆岩层中，对岩体活动起到决定性作用的岩层为关键层。在采场上覆岩层中存在着多层坚硬岩层时，对岩体活动全部起决定作用的岩层称之为主关键层，对岩体活动局部起决定作用的岩层称之为亚关键层(钱鸣高等，1996)。
[0004]覆岩隔离注浆充填是一种有效的建(构)筑物压煤开采方法，其原理是通过高压注浆充填覆岩离层区，来压缩采空区破碎岩体并形成压实区，压实区与工作面之间的隔离煤柱联合控制覆岩关键层变形与破断，从而减小地表沉陷(滕浩，2017)。
[0005]随着采煤工作面的不断推进，在覆岩关键层结构的控制作用下，上覆岩层由下而上成组破断运动，由于未破断关键层阻断了上部载荷向下的传递，导致其下部煤岩层产生卸荷膨胀(包括岩层碎胀和弹性膨胀)。随着关键层破断由下往上发展，覆岩卸荷高度不断增大，产生卸荷膨胀的岩层总厚度不断增大；同时下部卸荷煤岩受上部破断关键层载荷的压实作用不断累积，从而造成覆岩卸荷膨胀总量的不断变化。显然，对于一般煤系地层的覆岩而言，其卸荷膨胀累积量是不可忽略的(许家林等，2020)。
[0006]覆岩离层注浆充填技术的关键有：关键层的选择、覆岩离层空腔的测量、注浆时机选择、注浆材料、注浆工艺、注浆工序、注浆压力、注浆设备、注浆效果监测等。
[0007]覆岩离层空腔的测量工作是一项至关重要的工作，其决定着覆岩离层注浆时机的确定。一般认为覆岩离空腔最大时为最佳注浆时机。
[0008]覆岩离层空腔的测量的技术方法有：直接观察法
‑‑
井下电视；试验法—注水试压法(卫伟，2005；杜金龙等，2020)、光纤监测法(王嘉诚等，2020；程刚等，2017；卢毅等，2015)；地球物理探测法—钻孔声波法(刘完才，1985)、微震监测法(孙建等，2011)、CT电法(张平松等，2006)；吴涛等，2014)、电磁法(胡雄武，2014)等；地面变形监测法—合成孔径干涉雷达(INSAR)、全球定位系统(GPS)、水准测量、基岩标和分层标等(于军，2000；邓清海等，2007；赵超英等，2009；朱叶飞等，2010)。
[0009]井下电视是目前观测覆岩离层空腔大小最直接的方法，但其无法准确确定最离层最大沉降量，无法准确把握注浆时机。
[0010]注水试压法测量覆岩离层空腔的大小，观测时间较长，费用较高。
[0011]光纤监测法可以监测到煤层以上岩层的变形量，但是由于其延伸系数小、抗拉强度一般，造成采煤工作面还没有通过监测孔光纤就已经被拉断，无法确定离层最大沉降量；同时，光纤监测孔需要全孔封闭，费用高，并且无法利用监测孔进行注浆作业，造成资源的
浪费。
[0012]目前，有多种物探方法成功在现场获取了煤层开采过程中的围岩的变形破坏特征规律。但是这些方法大多是采用点式测量，无法得工作面开采过程中煤层顶板各个岩层连续、实时的应力应变状态。而且现有物探工作方法费用较高。
[0013]地面变形主要的监测技术有合成孔径干涉雷达(INSAR)、全球定位系统(GPS)、水准测量、基岩标和分层标等但这些监测技术中，INSAR和GPS监测技术成本高，监测精度受地面农作物等因素影响；水准测量自动化集成化程度低，无法满足监测数字信息化的需求；基岩标和分层标是传统点式监测技术，具有实施难度较大、数据量有限和传感密度较低等不足。
技术实现思路
[0014]本技术的目的在于提供一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0015]本技术采用的技术方案如下：
[0016]一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置，包括由下及上依次设置于钻孔内的探头、探杆、导向杆，所述导向杆于探杆之间设置有锤垫，所述导向杆外部套设有穿心锤，所述导向杆顶部设置有连接器，钻孔上方设置有滑轮，所述滑轮上设置由钢线绳，所述钢线绳一端与连接器连接，所述钢线绳另一端连接设置有配重块，所述滑轮靠近配重块的一侧设置有标尺。
[0017]优选的，所述锤垫采用截锥状结构，其截面呈倒梯形结构，直径为45mm，锥高为40mm，其内设丝扣，探杆和导向杆均通过丝扣与所述锤垫连接固定。
[0018]优选的，所述探头采用圆锥形结构，其底面直径为35.7mm，锥高为30.9mm，锥角为60
°
，探头截面积为10cm2，锥台高为16mm，探头与探杆连接处呈截锥状，截面高8mm，由高强度钢制成。
[0019]优选的，所述探杆由外径25mm高强度无缝钢管组成，壁厚5mm，长度为1m。
[0020]优选的，所述导向杆由外径25mm高强度无缝钢管组成，壁厚5mm，长度为1m。
[0021]优选的，所述穿心锤采用圆筒形结构，真径160mm，重量10～100kg，其中间圆孔直径为28mm，导向杆穿过中心圆孔。
[0022]优选的，所述连接器内设置有套丝，用于连接导向杆，所述连接器顶部设置有连接扣，用于连接钢线绳。
[0023]优选的，所述钢线绳穿过滑轮，其直径为6.2mm，最小破断拉力为20KN，15kg/100m。
[0024]优选的，滑轮设置于钻孔中心线上。
[0025]优选的，所述标尺的零刻度与配重块的底面平行，标尺长度为2～3m。
[0026]综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：
[0027]本技术中，可以根据变形速率变化趋势以及开采工作面与变形速率之间的关系准确判断出最佳注浆时机(离层变形量最大)；同时，使用本专利技术装置不用封孔观测，可以实现一孔两用(观测、注浆)，降低了施工成本。而且本装置可以迅速由钻孔内取出，有利于在最佳时机开始注浆。
附图说明
[0028]图1为本技术的整体结构示意图；
[0029]图中：1、探头；2、探杆；3、锤垫；4、穿心锤；5、导向杆；6、连接器；7、钢线绳；8、滑轮；9、配重块；10、标尺；11、钻孔；12、煤层顶板覆岩关键层；13、煤层顶板覆岩软岩。
具体实施方式
[0030]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0031]实施例1：
[0032]本实施例给出一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置的具体结构，如图1所示，包括由下及上依次设置于钻孔11内的探头1、探杆2、导向杆5，导向杆5于探杆2之间设置有锤垫3，导向杆5外部套设有穿心锤4，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置，其特征在于：包括由下及上依次设置于钻孔(11)内的探头(1)、探杆(2)、导向杆(5)，所述导向杆(5)于探杆(2)之间设置有锤垫(3)，所述导向杆(5)外部套设有穿心锤(4)，所述导向杆(5)顶部设置有连接器(6)，钻孔(11)上方设置有滑轮(8)，所述滑轮(8)上设置由钢线绳(7)，所述钢线绳(7)一端与连接器(6)连接，所述钢线绳(7)另一端连接设置有配重块(9)，所述滑轮(8)靠近配重块(9)的一侧设置有标尺(10)。2.如权利要求1所述的一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置，其特征在于：所述锤垫(3)采用截锥状结构，其截面呈倒梯形结构，直径为45mm，锥高为40mm，其内设丝扣，探杆(2)和导向杆(5)均通过丝扣与所述锤垫(3)连接固定。3.如权利要求1所述的一种用于煤层顶板岩层变形测量的简易装置，其特征在于：所述探头(1)采用圆锥形结构，其底面直径为35.7mm，锥高为30.9mm，锥角为60
°
，探头(1)截面积为10cm2，锥台高为16mm，探头(1)与探杆(2)连接处呈截锥状，截面高8mm，由高强度钢制成。4.如权利要求1所述的一种用于煤层顶板岩层变形测量的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王行军，王梓桐，韩效忠，康建同，梁敏，马国强，代凤红，李杨，
申请(专利权)人：中煤地质集团有限公司，
类型：新型
国别省市：
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