本發(fā)明屬于礦山安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種巷道頂板承壓及變形量的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)的不斷提高，煤層的開(kāi)采深度的不斷的加深，我國(guó)正逐步步入深部開(kāi)采階段。但隨之而來(lái)的問(wèn)題就是井下巷道圍壓和變形量的不斷增加，由于深部開(kāi)采具有高地應(yīng)力、高低溫和高巖溶水壓等特點(diǎn)，使這一問(wèn)題日益嚴(yán)峻。因此弄清楚巷道圍巖的承壓及其變形量對(duì)于巷道的支護(hù)和維護(hù)方案的提出至關(guān)重要。

在礦井開(kāi)采過(guò)程中，傳統(tǒng)的測(cè)量圍巖變形裝置主要是卷尺、測(cè)桿等；新型的測(cè)量圍巖變形裝置有圍巖表面變形激光測(cè)量裝置、靜態(tài)變形測(cè)量?jī)x等，隨著礦井開(kāi)采深度的增加，圍巖的變形更加復(fù)雜多變，對(duì)測(cè)量巷道圍巖變形裝置也提出新的要求，如需要測(cè)量巷道的圍巖壓力和圍巖變形量等；現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量裝置不能很好的對(duì)其測(cè)量，對(duì)深部礦井巷道的維護(hù)造成很大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種巷道頂板承壓及變形量的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量裝置不能很好的對(duì)巷道的圍巖壓力和圍巖變形量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)深部礦井巷道的維護(hù)造成很大的影響等技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明技術(shù)方案：

一種巷道頂板承壓及變形量的測(cè)量裝置，它包括鉸接桿，壓力傳感器和變形量測(cè)量?jī)x，鉸接桿首尾相連固定在巷道頂板上，壓力傳感器固定在兩根鉸接桿之間，支撐桿兩端固定在鉸接桿上，變形量測(cè)量?jī)x通過(guò)支撐桿固定在巷道頂板上。

所述鉸接桿為拆卸式鉸接桿，旋轉(zhuǎn)角度為0到20°。

鉸接桿一端固定有齒輪，齒輪的圓心位置設(shè)有定位孔；鉸接桿另一端開(kāi)有卡槽，卡槽底部設(shè)有卡塞，卡槽兩側(cè)有對(duì)稱(chēng)的通孔。

壓力傳感器包括玻璃層，玻璃層上表面四周固定有固定梁，固定梁頂部覆蓋有單晶硅薄膜，固定梁、玻璃層和單晶硅薄膜之間為真空腔，單晶硅薄膜上設(shè)有四個(gè)壓敏電阻，四個(gè)壓敏電阻分別位于單晶硅薄膜四條邊的中心位置，四個(gè)壓敏電阻構(gòu)成惠斯通電橋。

變形量測(cè)量?jī)x包括伸縮式外殼、伸縮式外殼與U型管的一端鏈接在一起，伸縮式外殼內(nèi)有軟管和活塞，軟管與活塞連接，U型管另一端端面上設(shè)有變形檢測(cè)傳感器，U型管上標(biāo)注有刻度線。

所述的巷道頂板承壓及變形量的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，它包括：

步驟1、選定要測(cè)量的巷道斷面，根據(jù)巷道斷面尺寸選擇相應(yīng)的鉸接桿的數(shù)量和長(zhǎng)度；

步驟2、在巷道斷面兩幫上固定第一根鉸接桿；

步驟3、在第一根鉸接桿的卡槽端安裝第二根鉸接桿，依次類(lèi)推；

步驟4、將支撐桿固定在鉸接桿上；

步驟5、所有鉸接桿安裝完成后，將變形量測(cè)量?jī)x和壓力傳感器安裝在巷道斷面和鉸接桿之間。

步驟6、將變形量測(cè)量?jī)x和壓力傳感器的信號(hào)線與數(shù)據(jù)處理裝置導(dǎo)線連接。

第一根鉸接桿的卡槽端安裝第二根鉸接桿的安裝方法為：第二根鉸接桿的齒輪卡入到第一根鉸接桿的卡槽內(nèi)，將卡槽兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的通孔與定位孔對(duì)齊，將定位螺栓插入到定位孔內(nèi)；調(diào)節(jié)鉸接桿的角度，調(diào)節(jié)好后用卡塞卡住齒輪，再將彈簧墊圈套入到定位螺栓內(nèi)，擰上固定螺母。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過(guò)在需要測(cè)量的巷道斷面上固定多個(gè)鉸接桿，將支撐桿兩端固定在鉸接桿上，將壓力傳感器和變形量測(cè)量?jī)x固定在巷道斷面、鉸接桿和支撐桿上，每個(gè)鉸接桿上至少固定一個(gè)變形量測(cè)量?jī)x和壓力傳感器，使之能夠同時(shí)測(cè)量多個(gè)點(diǎn)，具有檢測(cè)快速的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量?jī)x器不需要人工操作，避免了測(cè)量誤差，提高了測(cè)量精度。

本發(fā)明的特點(diǎn)：

（1）本發(fā)明有易于拆裝、便于攜帶和維護(hù),極大地降低了監(jiān)測(cè)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；

（2）本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，在煤礦的地下巷道中具有廣泛的實(shí)用性；

（3）本發(fā)明安裝能最小限度地避免因人為因素，同時(shí)也能克服傳統(tǒng)測(cè)量工具本身的缺陷而引起的誤差,提高測(cè)量精度；解決了現(xiàn)有技術(shù)的巷道變形和壓力測(cè)量裝置在測(cè)量巷道變形量和變形壓力，測(cè)量誤差大而且安裝復(fù)雜等技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2和圖3為本發(fā)明實(shí)施例鉸接桿結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例變形量測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

一種巷道頂板承壓及變形量的測(cè)量裝置（見(jiàn)圖1），它包括壓力傳感器1和變形量測(cè)量?jī)x2，它還包括鉸接桿4，鉸接桿4數(shù)量大于2根，每根鉸接桿4首尾連接后固定在巷道頂板上；壓力傳感器1固定在兩根鉸接桿之間，這樣安裝是壓力傳感器受力均勻，能夠更加的反應(yīng)巷道的承壓， 變形量測(cè)量2儀通過(guò)支撐桿5將底部固定在巷道頂板上，支撐桿5固定在鉸接桿4上。

所述變形量測(cè)量?jī)x2變形測(cè)量?jī)x包括可伸縮式外殼11、軟管10、活塞6、U型管8、感應(yīng)器9、刻度7，可伸縮式外殼11受壓壓縮變形或受拉拉伸變形時(shí)均可彈性恢復(fù)原狀，軟管10可在U型8管內(nèi)自由滑動(dòng)，U型管8上刻有刻度且每一小格代表4毫米。其中可伸縮式外殼11與U型8鏈接在一起。內(nèi)部包含有軟管10和活塞6，可伸縮式外殼11保護(hù)軟管10免受外界影響，軟管10與活塞6連接，軟管10具有一定的強(qiáng)度，軟管10在受壓時(shí)會(huì)推動(dòng)活塞6在U型8內(nèi)移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)器9會(huì)將讀數(shù)發(fā)射到處理器。當(dāng)下沉量超過(guò)預(yù)設(shè)值30cm時(shí)處理器會(huì)發(fā)出警告并記錄數(shù)值，然后在重新安裝測(cè)量?jī)x。在相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x該測(cè)量?jī)x具有占地面積小、測(cè)量精度高，適用用范圍廣，主要有點(diǎn)在于測(cè)量過(guò)程中對(duì)巷道的行人、運(yùn)輸?shù)炔粫?huì)造成影響。

變形量測(cè)量?jī)x2也可以購(gòu)買(mǎi)市面上成熟的變形測(cè)量?jī)x使用。

變形量測(cè)量?jī)x2的安裝可根據(jù)巷道的變形量，確定安裝在相應(yīng)的位置和確定安裝數(shù)量；目的是減少巷道局部變形量小造成的資源浪費(fèi)。

鉸接桿4采用可拆卸鉸接桿，其旋轉(zhuǎn)角度為0到20°間。

所述變形量測(cè)量?jī)x數(shù)量小于鉸接桿的數(shù)量。

鉸接桿4一端固定有齒輪22，齒輪22圓心位置設(shè)有定位孔21，鉸接桿4另一端設(shè)有卡槽19，卡槽19底部設(shè)有卡塞16。

壓力傳感器1包括玻璃層13，玻璃層13上表面四周設(shè)固定梁12，固定梁12頂部覆蓋有單晶硅薄膜14，固定梁12中間為真空腔15，單晶硅薄膜14上設(shè)有四個(gè)壓敏電阻，四個(gè)壓敏電阻分別位于單晶硅薄膜14四條邊的中心位置，四個(gè)壓敏電阻構(gòu)成惠斯通電橋。

將壓力傳感器1和變形量測(cè)量?jī)x2連接到數(shù)據(jù)處理裝置3，數(shù)據(jù)處理裝置與顯示終端連接；能夠?qū)崟r(shí)將壓力傳感器和變形量測(cè)量?jī)x的檢測(cè)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)斤@示終端進(jìn)行監(jiān)控。

所述的巷道頂板承壓及變形量的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，它包括：

步驟1、選定要測(cè)量的巷道斷面，根據(jù)巷道斷面尺寸選擇相應(yīng)的鉸接桿的數(shù)量和長(zhǎng)度；

步驟2、在巷道斷面兩幫上固定第一根鉸接桿；

步驟3、在第一根鉸接桿的卡槽端安裝第二根鉸接桿，依次類(lèi)推；

步驟4、將支撐桿固定在鉸接桿上；

步驟5、所有鉸接桿安裝完成后，將變形量測(cè)量?jī)x和壓力傳感器安裝在巷道斷面和鉸接桿之間；

步驟6、將變形量測(cè)量?jī)x和壓力傳感器的信號(hào)線與數(shù)據(jù)處理裝置導(dǎo)線連接。

第一根鉸接桿的卡槽端安裝第二根鉸接桿的安裝方法為：第二根鉸接桿的齒輪卡入到第一根鉸接桿的卡槽內(nèi)，將卡槽兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的通孔與定位孔對(duì)齊，將定位螺栓插入到定位孔內(nèi)；調(diào)節(jié)鉸接桿的角度，調(diào)節(jié)好后用卡塞卡住齒輪，再將彈簧墊圈套入到定位螺栓內(nèi)，擰上固定螺母。