本實用新型涉及一種變形測量裝置，尤其涉及一種被保護層膨脹變形量的測量裝置，屬于煤礦防瓦斯突出安全治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定：“在煤與瓦斯突出礦井開采煤層群時，必須首先開采保護層。開采保護層后，在被保護層中受到保護的區(qū)域按無突出危險煤層進行采掘工作，未受到保護的區(qū)域，必須采取防止突出危險措施”。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的一種區(qū)域性防突措施，在煤層群開采條件的突出礦井得到了廣泛應(yīng)用。其本質(zhì)為：保護層開采之后圍巖卸壓產(chǎn)生膨脹變形，產(chǎn)生瓦斯“增流效應(yīng)”，透氣性增強，為被保護層的卸壓瓦斯抽采創(chuàng)造有利條件。
《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十條中明確規(guī)定：突出礦井首次開采某個保護層時，應(yīng)當對被保護層進行區(qū)域措施效果檢驗及保護范圍的實際考察。如果被保護層的最大膨脹變形量大于千分之三，則檢驗和考察結(jié)果可適用于其他區(qū)域的同一保護層和被保護層；否則，應(yīng)當對每個預計的被保護區(qū)域進行區(qū)域措施效果檢驗?？梢姡槐Ｗo層膨脹變形量作為評價保護層開采卸壓增透的重要指標，在保護層開采中起到重要作用。
目前，現(xiàn)場觀測被保護層的膨脹變形主要采用深部基點法觀測，其原理為：布置鉆孔穿過被保護層的頂、底板，在頂?shù)装逯胁贾脺y點，通過觀測頂、底板測點之間的相對位移進而確定被保護層的膨脹變形量。實用新型專利CN 104482914 A(201410844168.0)一種遠距離被保護層膨脹變形量測定裝置，它包括煤層頂板基點固定器、頂板基點測定線、連接管、煤層底板基點固定器、底板基點測定線，保護套管、套管連接頭。煤層頂、底板布置基點固定器，二者通過連接管插接相連，管體四周翼翅呈張開狀態(tài)，進而對保護層膨脹變形量進行測定；實用新型專利CN 104344785 A(201410637115.1)煤層細微變形量自動測試裝置通過利用煤層發(fā)生變形后，不銹鋼管和鋼絲繩隨之產(chǎn)生相對位移，從而帶動刻度尺或數(shù)顯表移動，對保護層開采后被保護層的變形量進行測量。
不難看出，上述專利均能夠測得被保護層膨脹變形，但實際操作中，由于鉆孔穿層較多，受采動影響較大，尤其是被保護層頂?shù)装鍘r性相對偏軟，鉆孔不穩(wěn)定、孔壁易剝落甚至塌孔，導致測試結(jié)果誤差較大，甚至出現(xiàn)錯誤，嚴重威脅到被保護層的開采安全。而基于超聲波及電磁輻射的探測信號進行觀測時，探測信號受干擾較多，更適于對卸壓范圍的區(qū)域探測，對于被保護層變形膨脹探測難度大、準確度低，系統(tǒng)整體穩(wěn)定性差、耗費人力物力極大且成本較高，不易于大規(guī)模推廣。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種被保護層膨脹變形量的測量裝置，以實現(xiàn)對被保護層膨脹變形量的準確探測。
本實用新型一種被保護層膨脹變形量的測量裝置，包括頂板位移測量裝置和底板位移測量裝置；
所述頂板位移測量裝置包括上部小托盤、下部小托盤、第一空心桿、第一彈簧、第一數(shù)據(jù)傳輸線、第一位移傳感器和第一數(shù)顯表；所述第一彈簧的上端連接上部小托盤，第一彈簧的下端通過第一位移傳感器連接下部小托盤，所述第一位移傳感器固定在下部小托盤的頂面上，所述第一空心桿的上端與下部小托盤的底面焊接；
所述底板位移測量裝置包括上部大托盤、下部大托盤、第二空心桿、第二彈簧、第二數(shù)據(jù)傳輸線、第二位移傳感器和第二數(shù)顯表，所述第二彈簧的上端連接上部大托盤，第二彈簧的下端通過第二位移傳感器連接下部大托盤，所述第二位移傳感器固定在下部大托盤的頂面上，所述第二空心桿的上端焊接在下部大托盤的底面上；
所述上部大托盤和下部大托盤的中部設(shè)置有通孔，所述第一空心桿依次通過上部大托盤和下部大托盤中部的通孔后嵌套在第二空心桿中；
所述第一數(shù)據(jù)線的一端與第一位移傳感器連接，第一數(shù)據(jù)線的另一端經(jīng)第一空心桿的內(nèi)孔引出與第一數(shù)顯表連接；
所述第二數(shù)據(jù)線的一端與第二位移傳感器連接，第二數(shù)據(jù)線的另一端經(jīng)第二空心桿的內(nèi)孔引出與第二數(shù)顯表連接。
本實用新型的有益效果：
1、本實用新型被保護層膨脹變形量的測量裝置，使用時，先在被保護層下方巷道利用鉆機施工傾角80°以上、孔徑79mm的鉆孔，鉆孔穿過煤層，達到頂板處停止施工，然后利用鉆機對鉆孔進行擴孔作業(yè)，孔徑擴至133mm，擴孔深度達到煤層和底板交界處停止擴孔；再先將頂板位移測量裝置送至鉆孔頂部，接著再將底板位移測量裝置送至擴孔的頂端，安裝固定好測量裝置后，即可進行測量；本實用新型被保護層膨脹變形量的測量裝置，其能克服鉆孔不穩(wěn)定及塌孔等不穩(wěn)定因素，測量更準確。
2、本實用新型被保護層膨脹變形量的測量裝置，考慮到被保護層變形膨脹量較小，通過位移測量裝置中設(shè)置的彈簧可靈敏的捕捉到保護層開采過程中被保護層膨脹變形的所有變化，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準確，精度更高。
3、本實用新型被保護層膨脹變形量的測量裝置，其采用的測量裝置整體結(jié)構(gòu)簡單、易操作，適應(yīng)性強、干擾因素少、成本低、適合大規(guī)模推廣。
附圖說明
圖1為本實用新型被保護層膨脹變形量的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-上部小托盤、2-下部小托盤、3-第一空心桿、4-第一彈簧、5-第一數(shù)據(jù)傳輸線、6-第一位移傳感器、7-第一數(shù)顯表、8-上部大托盤、9-下部大托盤、10-第二空心桿、11-第二彈簧、12-第二數(shù)據(jù)傳輸線、13-第二位移傳感器、14-第二數(shù)顯表、15-鉆孔、16-煤層、17-頂板、18-底板、19-聚氨酯。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
如圖所示，本實施例被保護層膨脹變形量的測量裝置，包括頂板位移測量裝置和底板位移測量裝置；
所述頂板位移測量裝置包括上部小托盤1、下部小托盤2、第一空心桿3、第一彈簧4、第一數(shù)據(jù)傳輸線5、第一位移傳感器6和第一數(shù)顯表7；所述第一彈簧的上端連接上部小托盤，第一彈簧的下端通過第一位移傳感器連接下部小托盤，所述第一位移傳感器固定在下部小托盤的頂面上，所述第一空心桿的上端與下部小托盤的底面焊接；
所述底板位移測量裝置包括上部大托盤8、下部大托盤9、第二空心桿10、第二彈簧11、第二數(shù)據(jù)傳輸線12、第二位移傳感器13和第二數(shù)顯表14，所述第二彈簧的上端連接上部大托盤，第二彈簧的下端通過第二位移傳感器連接下部大托盤，所述第二位移傳感器固定在下部大托盤的頂面上，所述第二空心桿的上端焊接在下部大托盤的底面上；
所述上部大托盤和下部大托盤的中部設(shè)置有通孔，所述第一空心桿依次通過上部大托盤和下部大托盤中部的通孔后嵌套在第二空心桿中；
所述第一數(shù)據(jù)線的一端與第一位移傳感器連接，第一數(shù)據(jù)線的另一端經(jīng)第一空心桿的內(nèi)孔引出與第一數(shù)顯表連接；
所述第二數(shù)據(jù)線的一端與第二位移傳感器連接，第二數(shù)據(jù)線的另一端經(jīng)第二空心桿的內(nèi)孔引出與第二數(shù)顯表連接。
本實用新型被保護層膨脹變形量的測量裝置，其使用過程如下：
1)、在被保護層下部選擇煤巖層賦存穩(wěn)定的巷道，利用鉆機施工傾角80°以上、孔徑79mm的鉆孔，鉆孔15穿過煤層16，達到頂板17處停止施工；
2)、利用鉆機對鉆孔進行擴孔作業(yè)，孔徑擴至133mm，擴孔深度達到煤層和底板18交界處停止擴孔；
3)、先將頂板位移測量裝置送至鉆孔頂部，然后再將底板位移測量裝置送至擴孔的頂端；
4)、利用聚氨酯19將第一空心桿和第二空心桿固定在鉆孔孔口處；
5)、對第一位移傳感器和第二位移傳感器進行校準，對第一數(shù)顯表和第二數(shù)顯表進行歸零，記錄頂板位移測量裝置初始數(shù)據(jù)d1和底板位移測量裝置初始數(shù)據(jù)d2；
6)、保護層工作面推過后，讀取頂板位移測量裝置初始數(shù)據(jù)d3和底板位移測量裝置初始數(shù)據(jù)d4；
7)、將兩次收集的數(shù)據(jù)代入公式D＝(d4-d2)-(d3-d1)，計算得到被保護層膨脹變形量D。
本實用新型能克服鉆孔不穩(wěn)定及塌孔等不穩(wěn)定因素，測量更準確；而且本實施例被保護層膨脹變形量的測量裝置，考慮到被保護層變形膨脹量較小，通過位移測量裝置中設(shè)置的彈簧可靈敏的捕捉到保護層開采過程中被保護層膨脹變形的所有變化，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準確，精度更高；進一步本實施例被保護層膨脹變形量的測量裝置，其整體結(jié)構(gòu)簡單、易操作，適應(yīng)性強、干擾因素少、成本低、適合大規(guī)模推廣。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。