注水式巷道顶板动态监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型注水式巷道顶板动态监测仪包括上下两个完全相同的双壁空心管和流量计，流量计通过连接螺纹与上下两个完全相同的双壁空心管连接。由内套管和外套管组成的双壁空心管通过安设在内套筒端部的钢珠和沿巷道顶底板走向开设的U形卡槽固定，高压水枪通过单向注水口注入水（或乳化液），推动安设在内套管端头的橡胶活塞运动，使监测仪完全直立在巷道中。当巷道顶底板出现相对位移时，内套管和外套管出现移动，从荧光刻度尺上可以读出巷道变形量。水（或乳化液）由出水口注入流量计，通过上下表盘的读数可以分别读出顶板下沉量和底鼓量。由于使用水（或乳化液）作为测试媒介，安全可靠，操作简单，且可以实现反复使用，在巷道顶板动态监测方面具有普遍的适用性。
【专利说明】注水式巷道顶板动态监测仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿山压力监测仪器，尤其是一种巷道顶底板移近量和移近速度的监测仪器，用于监测煤矿巷道在使用期内顶底板活动和相对位移变化。
【背景技术】
[0002]巷道作为矿井生产系统的主要组成部分，担负着整个矿井正常的生产运输、通风和行人的重要任务。在整个使用周期内的巷道围岩相对稳定对于保证安全高效生产具有重要的意义。为此，必须对巷道围岩的变形情况，特别是顶板的变形情况进行监测，从而及时采取措施避免出现离层、冒顶事故的发生。目前常用的机械式巷道顶板动态仪主要通过顶底板移近过程中出现的压力变化压缩安设在仪器中部的弹簧，通过记录弹簧的压缩变形进而监测顶底板的相对移近量。由于弹簧的刚性较大，在实际使用过程中的测量精度不容易保证。同时，此类机械式顶板动态仪对安装环境的要求比较高，当仪器倾斜或者受力不均匀时其测试结果均无法真实的反映巷道顶底板变形情况。此外，采用这类顶板动态仪得到的数据是顶底板之间的相对移近量，不能有效体现顶板下沉量和底板移近量。为此，本发明提出一种以水(或乳化液)为测试媒介的可以反复使用、监测精度高并且能够分别记录顶板下沉和底板移近量的巷道顶板动态监测仪。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是提供一种以水(或乳化液)为测试媒介，能够反复使用且测试精度高的巷道顶板动态监测仪器，从而有效地监测巷道顶板下沉量和底板移近量，为巷道的及时补强支护提供理论依据。
[0004]技术方案:本发明注水式巷道顶板动态监测仪，包括测量装置、储水装置和固定装置。所述的测量装置由两个完全相同的双壁空心管和流量计组成。双壁空心管包括中间位置留有单向注水口和外侧黏贴荧光刻度尺的外套管和端部安装有橡胶活塞的内套管组成，安装前将内套管的橡胶垫圈推进至外套管底端，使两者完全接触，可以双壁空心管的长度达到最�。佣谑】占洌奖阈�。流量计有两个完全相同的半圆形表盘，表盘上的刻度显示单位时间流过流量计的液体流量，代表了外套管和内套管之间的位移差。流量计的上下两端通过连接螺纹和两个完全相同的双壁空心管连接。其中，与上方双壁空心管连接的半圆形表盘的读数代表顶板的下沉量，与下方双壁空心管连接的半圆形表盘记录底板的移近量，两者读数之和即为顶底板的移近量。在流量计上设置有数显式时间计数器，可以记录下监测仪的有效工作时间，继而根据表盘上指针的读数计算出顶底板移近速度。卸压阀与流量计相连，当流量达到一定程度，即巷道顶底板移近量超过设定的距离时，卸压阀自动打开，保证了仪器的正常使用，同时实现了仪器在测试巷道使用结束后还可以在其他巷道重新使用的功能。储水装置包括储水腔、单向注水口、出水口，其中储水腔为双壁空心管内外套管之间的空间位置，通过高压水枪将水(或乳化液)注入储水腔，使得安设在内套管端部的橡胶活塞发生位移，带动内外套管伸缩，使得监测仪器高度增大，当上下两个双壁空心管接触巷道顶底板时停止注水(或乳化液)。此时完全打开安设在流量计外壁的调节阀，当巷道顶板出现变形时，储水腔中的水(或乳化液)顺着出水口进入流量计，带动上表盘的指针转动，即为顶板下沉量。当巷道底板出现变形时，储水腔体中的水(或乳化液)顺着出水口进入流量计，带动下表盘的指针转动，记录底板的移近量。固定装置包括安装在双壁空心管的内套管顶端的球形钢珠和沿巷道走向方向开设在顶底板的长1cm,宽2cm的U形卡槽,将钢珠置于U形卡槽中，可以使注水式巷道顶板动态监测仪在巷道走向范围内移动,从而避免了顶底板移近过程中注水式巷道顶板动态监测仪偏斜带来的测量误差。
[0005]有益效果:本发明应用于巷道顶底板移近量和移近速度测量中，使用水(或乳化液)作为测试媒介，实现了监测仪器的反复使用，降低了监测成本。双壁空心管的外套管黏贴的荧光刻度尺不仅保证了在井下黑暗环境中的有效读取同时也提高了测试数据的精度，除此之外还可以通过与上下两个完全相同的双壁空心管连接的流量计的上下表盘直接读取数据，实现了井下巷道顶底板动态监测的双保险和数据记录的简单化。
[0006]注水式巷道顶板动态监测仪原理简单，结构精巧，准确度高，在矿山巷道变形监测特别是顶底板移近监测方面具有广泛的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明注水式巷道顶板动态监测仪的安装示意图。
[0008]图2是本发明注水式巷道顶板动态监测仪的结构示意图。
[0009]图3是本发明注水式巷道顶板动态监测仪流量计局部放大图。
[0010]图中:1_巷道顶板，2-U形卡槽，3-巷道底板，4-钢珠，5-内套管，6-外套管，7-荧光刻度尺，8-橡胶活塞，9-单向注水口，10-连接螺纹，11-上表盘，12-卸压阀，13-下表盘，14-出水口，15-指针，16-时间计数器，17-调节阀，18-高压水枪。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0012]图1所示，注水式巷道顶板动态监测仪安设在巷道顶板(I)和巷道底板(3)之间，将监测仪固定在沿巷道顶板(I)和巷道底板(3)走向方向布置的U形卡槽(2)中，用高压水枪(18)给监测仪注入水(或乳化液)，当仪器高度达到监测巷道高度时，停止注水。
[0013]图2所示，本发明注水式巷道顶板动态监测仪由测量装置、储水装置和固定装置组成，其中测量装置由上下两个完全相同的双壁空心管和流量计通过连接螺纹(10)连接组成，双壁空心管由内套管(5)和外套管(6)组成，外套管(6)上标有荧光刻度尺(7)，内套管
(5)端部安有钢珠(4)，当从外套管(6)中部的单向注水口(9)注入水(或乳化液)推动内套管(5)端部的橡胶活塞(8)运动，监测仪高度满足待监测巷道高度要求时停止注水(或乳化液)，内套管(5)和外套管(6)之间的空间构成了监测仪的储水腔，记录下此时外套管(6)上荧光刻度尺(7)的读数，完全打开调节阀(17)。当巷道顶板(I)出现下沉，内套管(5)端头的橡胶活塞(8)出现反向运动，挤压储水腔内的水(或乳化液)，使其通过留设在连接螺纹(10)内部的出水口( 14 )进入上表盘(11 )，带动指针(15 )转动，记录巷道顶板(I)的下沉量。当巷道底板(3 )出现移动，内套管(5 )端头的橡胶活塞(8 )出现反向运动，挤压储水腔内的水(或乳化液)，使其通过留设在连接螺纹内部的出水口( 14)进入下表盘(13)，带动指针(15)转动，记录巷道底板(3)的移近量。观测此时外套管(6)上的荧光刻度尺(7)读数，与初始记录数值比较，可得巷道顶板(I)和巷道底板(3)的实际变形量。当巷道变形超过一定的范围时，与上表盘(11)和下表盘(13 )连接的卸压阀(12 )自动打开，防止监测仪由于超过量程而出现损坏。
[0014]图3所示，注水式巷道顶板动态监测仪的流量计由上表盘(11)、下表盘(13)和指针(15)组成，流量计通过连接螺纹(10)与上下两个完全相同的双壁空心管连接。连接螺纹(10)中部留有圆形出水口(14)，当巷道顶板(I)和巷道底板(3)出现变形时，打开调节阀(17)，水(或乳化液)通过出水口( 14)分别流入上表盘(11)和下表盘(13)，带动指针(15)转动，时间计数器(16)可以记录监测仪器安装的时间。
【权利要求】
1.注水式巷道顶板动态监测仪，由测量装置、储水装置和固定装置组成；其特征在于:流量计的上下两端通过连接螺纹(10)和两个完全相同的双壁空心管连接，双壁空心管由外套管(6 )和内套管(5 )组成，通过高压水枪(18 )将水(或乳化液)注入储水腔。
2.根据权利要求1所述的注水式巷道顶板动态监测仪，其特征在于:上下两个完全相同的双壁空心管由内套管(5 )和外套管(6 )组成，内套管(5 ) —端安设有橡胶活塞(8 )，另一端安设有钢珠(4)。
3.根据权利要求1所述的注水式巷道顶板动态监测仪，其特征在于:流量计分为上表盘(11)和下表盘(13)，当流过上表盘(11)和下表盘(13 )的水(或乳化液)达到一定限度时，卸压阀(12)自动打开，保护仪器不受破坏。
【文档编号】G01M13/00GK204085849SQ201420202429
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】赵红超, 张东升, 刘洪林, 帕力旦·麦麦提, 杨亚龙 申请人:新疆大学
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