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专利号: 2024107428377
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种本煤层巷道测定被保护层膨胀变形量的装置,包括测量钢管(6),其特征在于:

所述测量钢管(6)底部两侧设有翻转扳手(61),所述测量钢管(6)上部内侧卡接有安装盘架(62),所述测量钢管(6)上部设有两组四个贯穿孔(63),所述测量钢管(6)两侧对称安装有四个固定钢爪(10);

两组四个所述贯穿孔(63)内侧分别设有四组测量模块(17),且所述四组测量模块(17)内侧形成四个定点围域(12),通过所述四个定点围域(12)的面积膨胀变化测量监控被保护层膨胀变形情况;

所述测量模块(17)包括卡轴(171)、内装槽轴(172)和微型钻头(173),所述内装槽轴(172)内部设置有无线传输装置(174)和位置感应器(175),所述内装槽轴(172)外壁设有缓冲环架(176),所述缓冲环架(176)内侧设有缓冲弹簧架(177),所述卡轴(171)内壁设有卡孔(1711);

所述测量钢管(6)外部设有载量钻杆(1),所述载量钻杆(1)两侧设有滑道(110),所述载量钻杆(1)贯穿煤层顶/底板(11)且在煤层顶/底板(11)上形成测量钻孔(13);

所述安装盘架(62)上部安装有信号接收器(7),所述安装盘架(62)底部连接有电缆(8),所述电缆(8)底部设有接口架(81);

所述固定钢爪(10)内侧上端设有复位弹簧(101),所述固定钢爪(10)内侧下端设有弹性拉线(102),所述弹性拉线(102)另一端穿过所述测量钢管(6)末端,所述测量钢管(6)中设置一组转轮(103),且所述弹性拉线(102)绕过转轮(103),所述转轮(103)两侧设有固定架(106)与测量钢管(6)内壁连接;

所述固定钢爪(10)上部且在测量钢管(6)内部分别设置有安装座(9),所述安装座(9)两侧上下端对称安装有安装轴架(91),且通过所述安装轴架(91)与测量钢管(6)固定连接,所述测量钢管(6)两侧设有安装底盘(92),所述安装底盘(92)上部设置有电机(14),所述电机(14)上部设有液压泵(15),所述液压泵(15)上部设有三级伸缩轴架(16),所述三级伸缩轴架(16)前端安装有测量模块(17);

所述三级伸缩轴架(16)前端设有电控卡架轴(161),所述电控卡架轴(161)前端设有伸缩卡轴(162),所述伸缩卡轴(162)后部设有卡簧(163),所述卡簧(163)另一端连接有电磁座(164),所述卡簧(163)在电磁座(164)断电消磁时处于伸展开的状态。

2.根据权利要求1所述的一种本煤层巷道测定被保护层膨胀变形量的装置,其特征在于,所述载量钻杆(1)顶端设有钻头(2)。

3.根据权利要求1所述的一种本煤层巷道测定被保护层膨胀变形量的装置,其特征在于,所述弹性拉线(102)底部设有卡柱(104),所述卡柱(104)上部设有分离式弹性卡架(105)。

4.基于权利要求1所述的一种本煤层巷道测定被保护层膨胀变形量的装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:选择煤岩层赋存稳定的巷道,根据现场情况,首先在工作面煤层顶/底板(11)进行测定,各自选取一个基点,要求两个基点的连线垂直于煤层倾向;

S2:在巷道用载量钻杆(1)钻测量钻孔(13),利用钻机从巷道煤壁进行施工,穿过煤层后煤层顶/底板(11)岩层之中,从煤壁开孔施工直至煤层顶/底板(11)岩层内1m;

S3:将测量钢管(6)通过载量钻杆(1)直接装入测量钻孔(13)中,然后载量钻杆(1)退出钻测量钻孔(13),接着打开两组固定钢爪(10)将测量钢管(6)固定;

S4:将四组测量模块(17)装到煤层顶/底板(11)中,通过电缆(8)与外部主机(18)连接,以主机(18)为坐标原点O;

S5:保护层回采的过程中,每隔一段时间记录测量四组测量模块(17)坐标信息,分析四个定点围域(12)的面积变化,每两天读取一次数据,测定结果统计表格,面积初始数据S,后续读取的面积为Sn;

S6:根据以下公式计算出被保护层膨胀变形量,以达到直接在巷道中测量煤层顶/底板(11)膨胀变形率的目的,具体如下:N=(Sn‑S)/S

其中,S——四个定点围域(12)初始面积;Sn——煤层采动过程中四个定点围域(12)后续测量面积;N——被保护层膨胀变形率。