一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置的制作方法

1.本发明涉及巷道矿压观测技术领域，特别涉及一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置。


背景技术：

2.近十几年来，各国对能源需求的日愈增加，且伴随着煤矿开采深度的不断加大，国内外浅部矿山煤炭资源正相继减少甚至面临枯竭，亟待往高地应力、大采深、复杂地质构造的深部煤岩层进行探掘。深部的岩体由于受到高地应力、特别是侧向高应力的作用，使其具有不同于浅部岩体的力学特征，岩体处于高压缩变形或破坏极限状态，开挖对围岩产生的破坏和扰动范围加大，矿压显现激烈，冲击地压、煤与瓦斯突出危险加大。因此，对深部围岩进行的位移观测必不可少，以此选择合理的支护形式减小围岩变形，保障巷道围岩的稳定，同时优化结构参数及工艺。
3.矿山岩层的位移监测主要是采用多点位移计，为了精细化地观测分层岩层顶板的位移要求位移计需要有多个固定点，一般的多点位移计很难对深部围岩的顶板位移进行有效的观测，主要是由于套管探测深度的限制、在深部岩层钻孔中放置测点固定装置时，很难稳定地控制住固定构件以致产生观测误差，还有部分位移计的外径并不完全匹配采场钻孔的孔径。因此，如何高效且准确地探测出深部顶板位移变形规律的问题已成为许多矿井向深部发展的关键性技术之一。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明旨在提出一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，通过pvc塑管分段组装带测点的测量管，每个带测点的测量管单独固定在钻孔内指定位置的岩壁上，可准确、便捷、高效得监测巷道围岩深部位移，解决了传统的位移计存在安装效率低、测点装置固定不佳和位移监测深度受限等技术问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，包括后端的封孔钢管构件、中间段的若干个钢管连接构件、前端的钢管连接头以及若干个pvc连接件，所述封孔钢管构件与钢管连接构件之间通过pvc连接件连接，所述相邻的两个钢管连接构件之间通过pvc连接件连接，所述钢管连接头与钢管连接构件之间通过pvc连接件连接，所述封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头上均设有测量装置以及测点固定装置。
7.进一步的，所述测量装置包括钢丝测线以及实心吊锤，所述封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头上的对应的测点位置均连接有钢丝测线，钢丝测线的另一端均引出钻孔外与实心吊锤相连。
8.进一步的，还包括钢片圆环，所述封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头上的对应测点位置上均设有两个间隔固定的钢片圆环，所述钢丝测线与靠近钻孔端的钢片圆环固定相连。
9.进一步的，所述测点固定装置包括根粗钢丝，所述封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头上的对应测点位置上均通过4根粗钢丝卡接于相应的钻孔内壁中。
10.进一步的，所述4根粗钢丝的抓钩呈向外发散状。
11.进一步的，所述pvc连接件为2个通过pvc螺母连接的pvc塑管，所述pvc连接件两端的pvc塑管与相应的封孔钢管构件、钢管连接构件或钢管连接头均通过固定长螺丝固定连接。
12.进一步的，所述封孔钢管构件上配设有封孔圆片，所述封孔圆片通过螺母限位固定于封孔钢管构件上。
13.进一步的，所述封孔钢管构件上还设有测点穿孔，所述测量装置的测量引线通过测点穿孔引出到钻孔外。
14.进一步的，还包括封孔钢管固定圆环，所述封孔钢管固定圆环外周设有与测点穿孔相匹配的导线槽用于防止测量引线发生缠绕。
15.有益效果：本发明可以实现多点的煤岩顶板位移监测，位移计测点锚固牢靠，不易松动，可以进行深部位移监测，监测深度可达90m，可一次性完成多点安装，安装工序简单，便于现场操作具有广泛的实用性。
附图说明
16.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1为本发明实施例所述的煤层顶板深部位移多点连续观测装置的整体结构示意图；
18.图2为本发明实施例所述的煤层顶板深部位移多点连续观测装置的钢管连接构件同pvc塑管相接的局部结构示意图；
19.图3为本发明实施例所述的煤层顶板深部位移多点连续观测装置的封孔钢管构件的结构示意图；
20.图4为本发明实施例所述的煤层顶板深部位移多点连续观测装置的封孔钢管构件底部的俯视图；
21.图5为本发明实施例所述的煤层顶板深部位移多点连续观测装置在煤层钻孔内具体实施的示意图。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
24.实施例1
25.参见图1
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5：一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，包括后端的封孔钢管构件6、中间段的若干个钢管连接构件2、前端的钢管连接头11以及若干个pvc连接件，所述封孔钢管构件6与钢管连接构件2之间通过pvc连接件连接，所述相邻的两个钢管连接构件2之间通过pvc连接件连接，所述钢管连接头11与钢管连接构件2之间通过pvc连接件连接，所述封
孔钢管构件6、钢管连接构件2以及钢管连接头11上均设有测量装置以及测点固定装置。
26.本实施例的整体套管(封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头)根据所测的岩层深度由多个pvc连接件分段组装而成，封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头上均设有测量装置以及测点固定装置，以此达到能够测量不同深度的顶板位移变化。另外，需要说明的是，在发生围岩变形顶板位移时，pvc连接件会发生损坏或变形，由此，每个深度的测量固定装置均会单独随着周围围岩沉降，通过对应深度的测量装置即可记录出每个深度的顶板发生的位移量。
27.本实施例适用钻孔直径(mm)：≥36；最大量程距孔口(mm)：450～500；精度(％)：1。
28.在具体实现中，所述测量装置包括钢丝测线5以及实心吊锤10，所述封孔钢管构件6、钢管连接构件2以及钢管连接头11上的对应的测点位置均连接有钢丝测线5，钢丝测线5的另一端均引出钻孔外与实心吊锤10相连。
29.需要说明的是，本实施例的钢丝测线以及实心吊锤配合，通过记录初始吊锤悬挂长度，后根据计划对悬挂长度进行周期观测，以监测不同深度煤岩顶板的位移变化情况。
30.在具体实现中，还包括钢片圆环3，所述封孔钢管构件6、钢管连接构件2以及钢管连接头11上的对应测点位置上均设有两个间隔固定的钢片圆环3，所述钢丝测线5与靠近钻孔端的钢片圆环3固定相连。
31.需要说明的是，本实施例的间隔固定的钢片圆环在发生围岩变形时，上方的碎石掉落时，能够更好的对下方的钢丝测线进行保护，防止发生钢丝测线发生损坏、干扰，影响测量的准确。
32.在具体实现中，所述测点固定装置包括4根粗钢丝8，所述封孔钢管构件6、钢管连接构件2以及钢管连接头11上的对应测点位置上均通过4根粗钢丝8卡接于相应的钻孔内壁中，所述4根粗钢丝8的抓钩呈向外发散状。
33.本实施例的四根粗钢丝可以充当固定的抓钩嵌入施工钻孔内壁，以此对测点位置进行固定，另外，在具体实施时，本实施例的钢片圆环还可以设置与粗钢丝相匹配的通孔，以此更好的对测点位置进行加固、限位。
34.在具体实现中，所述pvc连接件为2个通过pvc螺母12连接的pvc塑管1，所述pvc连接件两端的pvc塑管1与相应的封孔钢管构件6、钢管连接构件2或钢管连接头11均通过固定长螺丝4固定连接。
35.本实施例的pvc塑管两端端头的连接处外壁带有螺纹，用内壁为螺纹的pvc薄壁螺母连接，相邻两根pvc塑管通过pvc螺母进行内对接，塑管内壁光滑，螺纹平整，以此达到安装拆卸方便。
36.在具体实现中，所述封孔钢管构件6上配设有封孔圆片9，所述封孔圆片9通过螺母限位固定于封孔钢管构件6上，所述封孔钢管构件6上还设有测点穿孔，所述测量装置的测量引线通过测点穿孔引出到钻孔外，还包括封孔钢管固定圆环7，所述封孔钢管固定圆环7外周设有与测点穿孔相匹配的导线槽用于防止测量引线发生缠绕。
37.本实施例通过封孔圆片能够更好的对钻孔进行封堵，另外，本实施例的测量引线在封孔钢管构件内部穿过并通过测点穿孔引出，通过封孔钢管固定圆环的导线槽引出钻孔外，上述设计能够对测量引线进行保护，有效防止不同深度的测量引线之间发生缠绕。
38.本实施例的煤层顶板深部位移多点连续观测装置的安装：首先根据每段测点的测
量深度不同，分别分段将pvc塑管按照观测基点参数布置要求，组装成相应的长度，每根pvc塑管长度设置为2m，直径为40mm。
39.需注意将端头、末尾处pvc套管有序地按预先标记同带测点的钢管构件(包括封孔钢管构件、钢管连接构件以及钢管连接头)通过直径为5mm，长度为60mm的304不锈钢固定长螺丝，穿过钢管与塑管对应位置的圆孔相连接，螺丝的另一端同配套螺母拧紧固定于钢管连接构件上。
40.带测点的钢管构件外径48mm，长度44cm。
41.位移计安装之前，应对安装钻孔预先予以清扫，以上准备工作就绪后，将位移计的前端推送进待测施工钻孔内，测点端头处同pvc塑管以不锈钢固定长螺丝穿过两者表面相对应的圆形孔洞，相嵌固定，测点头子的四根钢丝抓钩呈向外发散状牢固地卡于钻孔内壁中。
42.按预先计划的观测基点号，有序一节一节地推送既定组装长度的pvc塑管，到达下一处测点位置时，通过带有测点的钢管连接构件以不锈钢螺丝固定连接。
43.每一处测点的钢丝测线在向外引出时需注意避免缠绕和混淆，每安装一测点，须捋直杂乱测线避免影响下一站观测基点的安装。
44.待全部测点安装完毕后，将全部观测基点处的钢丝测线有序顺直地引出至封孔钢管，穿过封孔钢管并通过封孔钢管固定圆环的导线槽引至钻孔外，将封孔钢管下部的封孔圆片往上旋拧至钻孔开口处，后插入孔口灌浆管之后，用水泥砂浆密封孔口，孔口水泥砂浆固化后，若检测正常，开始封孔灌浆。待全部测线引出完毕后，用实心吊锤同测线相连接。
45.最后在吊线锤固定妥当后，用卷尺进行初始测量，并记录数据。注意保护好吊线锤的序号标签，避免受潮侵蚀。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。