本发明专利技术的实施例公开了一种煤层膨胀变形量监测装置及方法，涉及穿层钻孔煤层顶底板变形监测技术领域，所述煤层膨胀变形量监测装置包括近卡部件和远卡部件，近卡部件包括外管和内管，外管用于固设在钻孔孔口的近端；远卡部件用于固设在钻孔孔口的远端；内管的上部外壁设有刻度，内管的上端穿过外管的上端并滑动连接在外管内，内管的下端固定连接所述远卡部件。本发明专利技术实施例的煤层膨胀变形量监测装置及方法采用刚性的管子代替柔性钢丝绳来传递位移量，把锚固点设置在煤层底板和顶板中间，采用两点之间的位移量来直接反应煤层膨胀变形量，煤层膨胀变形量属于直接测量结果，无需经过计算，提高监测数据的准确性和可靠性。提高监测数据的准确性和可靠性。提高监测数据的准确性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种煤层膨胀变形量监测装置及方法
[0001]本专利技术涉及穿层钻孔煤层顶底板变形监测
，尤其涉及一种煤层膨胀变形量监测装置及方法。
技术介绍
[0002]煤与瓦斯突出是一种破坏性十分严重的矿井瓦斯动力现象，对矿井安全生产和职工生命安全构成重大威胁。保护层开采是防治煤与瓦斯突出、保证矿井安全生产的根本性有效措施，保护层开采保护效果有效性考察指标主要有煤层残余瓦斯压力、煤层残余瓦斯含量、煤层膨胀变形量。
[0003]使用煤层残余瓦斯压力、煤层残余瓦斯含量考察保护层开采保护效果时，其评价范围仅适用于测点控制区域的煤层，对于测点控制区域范围以外的煤层保护效果则不能评价。根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十五条要求，使用煤层膨胀变形量考察保护层开采保护效果时，若经实际考察被保护层的最大膨胀变形量大于3
‰
，则检验和考察结果可适用于具有同一保护层和被保护层关系的其他区域。因此，煤层膨胀变形量评价结果更可靠、适用区域更广泛，在考察保护层开采效果时，应优先选取煤层膨胀变形量作为考察指标。
[0004]目前在考察煤层膨胀变形量时，一般使用顶板离层仪作为监测装置，其监测原理如图1所示，其中1
’
为测筒、2
’
为刻度指示环，3
’
为刻度，4
’
为拉紧螺丝，5
’
为钢丝绳，6
’
为浅基点锚固器，7
’
为钻孔，8
’
为深基点锚固器。顶板离层仪布置在由巷道向被保护层煤层施工的钻孔中，在煤层顶板岩层、底板岩层及钻孔孔口设置基点，通过测量煤层顶板岩层基点、底板岩层基点相对于钻孔孔口基点的位移变化情况，间接测得煤层顶板岩层基点、底板岩层基点之间的相对位移量，即被保护层煤层的膨胀变形量。
[0005]使用顶板离层仪测量煤层膨胀变形量时，其主要缺点如下：
[0006](1)顶板离层仪需要在观测钻孔中布置顶板岩层基点、底板岩层基点、钻孔孔口基点共3个基点，通过测量顶板岩层基点、底板岩层基点相对于钻孔孔口基点的位移量，计算得到顶板岩层基点、底板岩层基点之间的位移量，煤层膨胀变形量属于间接测量结果，而不是直接测量结果，准确性相对较低；
[0007](2)当地应力较大、围岩较软、巷道顶底板变形严重时，观测钻孔孔口基点不稳、遭到破坏，往往造成监测工作失败。
技术实现思路
[0008]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种煤层膨胀变形量监测装置及方法，提高监测数据的准确性和可靠性。
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供一种煤层膨胀变形量监测装置，包括近卡部件和远卡部件，其中：
[0010]所述近卡部件包括外管和内管，所述外管用于固设在钻孔孔口的近端；
[0011]所述远卡部件用于固设在钻孔孔口的远端；
[0012]所述内管的上部外壁设有刻度，所述内管的上端穿过所述外管的上端并滑动连接在所述外管内，所述内管的下端固定连接所述远卡部件。
[0013]结合第一方面，在第一方面的一种实施方式中，钻孔为下行穿层钻孔时，钻孔孔口的近端位于煤层顶板，钻孔孔口的远端位于煤层底板；钻孔为上行穿层钻孔时，钻孔孔口的近端位于煤层底板，钻孔孔口的远端位于煤层顶板。
[0014]结合第一方面，在第一方面的另一种实施方式中，所述远卡部件包括下锚固座，其中：
[0015]所述下锚固座的下端周向均匀设有至少三个第一顶爪，所述第一顶爪的中部铰接在所述下锚固座上，所述第一顶爪的外部用于顶住钻孔孔壁，所述第一顶爪的内端连接有第一拉紧绳；
[0016]所述下锚固座的上端连接所述内管的下端，所述第一拉紧绳经过所述内管并穿出至所述内管的上端。
[0017]结合第一方面，在第一方面的再一种实施方式中，所述第一拉紧绳和第一顶爪之间还设有活动盘和拉杆，其中：
[0018]所述活动盘竖向滑动连接在所述下锚固座的下端内部，所述活动盘的上端连接所述第一拉紧绳的下端，所述活动盘的下端铰接所述拉杆的一端，所述拉杆的另一端铰接所述第一顶爪的内端。
[0019]结合第一方面，在第一方面的又一种实施方式中，所述内管的上端设有第一顶盖，所述第一拉紧绳的上端固定在所述第一顶盖上，所述内管的上端和所述第一顶盖之间设有预紧弹簧。
[0020]结合第一方面，在第一方面的又一种实施方式中，所述内管的上端螺纹连接有调整盖；
[0021]和/或，所述第一顶爪的外部设有齿槽；
[0022]和/或，所述内管由至少两根管依次螺纹连接形成。
[0023]结合第一方面，在第一方面的又一种实施方式中，所述外管的上端设有用于将外管固定在钻孔开口处的上部固定环，所述上部固定环包括与外管上端固定连接的环形部和从所述环形部上边缘横向向外延伸的阻挡部。
[0024]结合第一方面，在第一方面的又一种实施方式中，所述外管的下端周向均匀设有至少三个支座，所述支座上设有第二顶爪，所述第二顶爪的中部铰接在所述支座上，所述第二顶爪的外部用于顶住钻孔孔壁，所述第二顶爪的内端连接有第二拉紧绳，所述第二拉紧绳经过所述外管并穿出至所述外管的上端。
[0025]结合第一方面，在第一方面的又一种实施方式中，所述外管的上端设有第二顶盖，所述第二拉紧绳的上端固定在所述第二顶盖上，所述外管的上端和所述第二顶盖之间设有预紧弹簧；
[0026]和/或，所述外管包括位于顶部的端盖、中间段以及位于底部的支座端，所述端盖、中间段和支座端依次螺纹连接，所述中间段由至少两根管依次螺纹连接形成，所述支座位于所述支座端上；
[0027]和/或，所述第二顶爪的外部设有齿槽。
[0028]第二方面，本专利技术实施例提供一种利用上述的煤层膨胀变形量监测装置进行监测
的方法，所述方法包括：
[0029]选择需要监测的钻孔；
[0030]将内管的下端固定连接在远卡部件上，将远卡部件放置在钻孔孔口的远端并固定住远卡部件，使内管上部露出孔口一定距离；
[0031]将近卡部件的外管穿过内管的上部，慢慢放置在孔口附近位置，并使外管固定在钻孔孔口的近端；
[0032]记下内管伸出外管部分的长度刻度；
[0033]定期检查内管伸出外管部分的长度刻度的数值变化，从而监测煤层顶板的离层和煤体膨胀情况。
[0034]本专利技术实施例提供的煤层膨胀变形量监测装置及方法，包括近卡部件和远卡部件，近卡部件的外管用于固设在钻孔孔口的近端，远卡部件用于固设在钻孔孔口的远端，近卡部件的内管上部外壁设有刻度，内管的上端穿过外管的上端并滑动连接在外管内，内管的下端固定连接远卡部件，相比于现有的顶板离层仪，本专利技术实施例采用刚性的管子代替柔性钢丝绳来传递位移量，把锚固点设置在煤层底板和顶板中间，采用两点之间的位移量来直接反应煤层膨胀变形量，煤层膨胀变形量属于直接测量结果，无需经过计算，提高监测数据的准确性和可靠性，为煤矿安全生产提供准确可靠的顶底板离层数据，便于工作人员评判保护层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤层膨胀变形量监测装置，其特征在于，包括近卡部件和远卡部件，其中：所述近卡部件包括外管和内管，所述外管用于固设在钻孔孔口的近端；所述远卡部件用于固设在钻孔孔口的远端；所述内管的上部外壁设有刻度，所述内管的上端穿过所述外管的上端并滑动连接在所述外管内，所述内管的下端固定连接所述远卡部件。2.根据权利要求1所述的煤层膨胀变形量监测装置，其特征在于，钻孔为下行穿层钻孔时，钻孔孔口的近端位于煤层顶板，钻孔孔口的远端位于煤层底板；钻孔为上行穿层钻孔时，钻孔孔口的近端位于煤层底板，钻孔孔口的远端位于煤层顶板。3.根据权利要求1所述的煤层膨胀变形量监测装置，其特征在于，所述远卡部件包括下锚固座，其中：所述下锚固座的下端周向均匀设有至少三个第一顶爪，所述第一顶爪的中部铰接在所述下锚固座上，所述第一顶爪的外部用于顶住钻孔孔壁，所述第一顶爪的内端连接有第一拉紧绳；所述下锚固座的上端连接所述内管的下端，所述第一拉紧绳经过所述内管并穿出至所述内管的上端。4.根据权利要求3所述的煤层膨胀变形量监测装置，其特征在于，所述第一拉紧绳和第一顶爪之间还设有活动盘和拉杆，其中：所述活动盘竖向滑动连接在所述下锚固座的下端内部，所述活动盘的上端连接所述第一拉紧绳的下端，所述活动盘的下端铰接所述拉杆的一端，所述拉杆的另一端铰接所述第一顶爪的内端。5.根据权利要求3所述的煤层膨胀变形量监测装置，其特征在于，所述内管的上端设有第一顶盖，所述第一拉紧绳的上端固定在所述第一顶盖上，所述内管的上端和所述第一顶盖之间设有预紧弹簧。6.根据权利要求3所述的煤层膨胀变形量监测装置，其特征在于，所述内管的上端螺纹连接有调整盖；和/或，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建国，魏风清，郭明功，张益民，范新川，史广山，朱坤飞，马骥，权军军，冯志成，王稳飞，龚轩，赵锴，
申请(专利权)人：河南理工大学焦作市美格安矿业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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