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DLZ-2型顶板离层指示仪的研制与应用
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摘要:本文介绍了一种巷道顶板离层指示仪的组成结构及安装使用过程。

关键词:巷道顶板;离层指示;仪器

1、引言

在使用煤矿巷道锚杆支护技术中,巷道顶板所处状态需随时进行监测。顶板离层指示仪就是用以测试锚杆长度范围及范围外的顶板离层状况的监测仪器,用于判别锚杆支护参数是否合理,巷道服务期间顶板是否稳定。如果离层指示仪读数超过规定参数,可及时采取加固措施,避免顶板事故发生。离层指示仪的监测结果也可作为修改、完善锚杆支护初始数据的依据之一。

目前,国内外有多种形式的离层指示仪。中国矿业大学为配合重点科技项目的研究,研制出了DLZ-2型顶板离层指示仪。

2、DLZ-2型顶板离层指示仪的构成

DLZ-2型顶板离层指示仪由三部分组成;即孔内测点固定器、位移传动器及孔口测读器。

2.1孔内测点固定器

DLZ-2型顶板离层指示仪所用孔测点固定器,为中国矿业大学研制的孔内锚固器,现已申请实用新型专利,此孔内测点固定器由弹簧钢丝、不锈钢管及环形圈加工而成。如图1所示。

图1孔内测点固定器

我们对这种孔内测点固定器分别在实验室及矿井下对其锚固力进行了测试,作用力均在100N以上,完全能满足生产要求。

2.2位移传动器

要使孔内测点的位移传递到孔口,需在孔口与测点之间布置合适的位移传动器。位移传动器的选用需满足如下要求:

（1）便于安装和测试;

（2）长期使用其自身变形小;

（3）能适用于井下潮湿环境而不会锈断。

位移传动器可用圆管、钢丝或钢丝绳等材料,DLZ-2型顶板离层指示仪选用直径为1.0mm的不锈钢钢丝绳,其各项性能均能满足要求。

2.3孔口位移测读器

孔口位移测读器是顶板离层指示仪的主要部分,由它测读出离层范围和离层量。
DLZ-2型顶板离层指示仪的孔口位移测读器由直径、长度各不相同的4根不锈钢圆管及两根弹簧组成,如图2所示。

图2孔口位移测读器

图中1、2、3、4均为不锈钢圆管。其中管1与管4间通过螺丝固定在一起,不能发生相对移动。管2与管4及管3与管4间由拉压弹簧相连接,弹簧的作用力使管2、管3向右移动。因此,只有在外界拉力的作用下,管2、管3与管4间才能发生相对移动。

在管3、管4的右端均标有由绿黄红3种颜色组成的荧光标志层,在标志层外面还标有以毫米为单位的刻度尺。

图3DLZ-2型顶板离层指示仪

3、DLZ-2型顶板离层指示仪的安装与监测

3.1DLZ-2型顶板离层指示仪的安装

(1)在巷道顶板垂直打Φ28～32mm的钻孔,直至打到老顶。

(2)将带有不锈钢钢丝的孔内测点固定器,用安装管推到孔底。而后抽回安装管,再将另一个带有不锈钢钢丝的孔内测点固定器推到2m左右的深度,其准确位置根据实际情况而定。

(3)将不锈钢钢丝穿过孔口位移测读器的管1后,将孔口位移测读器固定在钻孔孔口上。如孔口直径大于管1直径,则在孔壁垫上木板片,使孔口位移测读器能够牢固地固定住。

(4)将不锈钢钢丝拉紧后分别固定在孔口位移测读器的管2、管3上。连接深部孔内测点固定器的钢丝与管2相连,连接浅部孔内测点固定器的钢丝与管3相连。管2与管3及管3与管4的端头相互要有分离,使不锈钢钢丝在弹簧力(20N左右)的作用下一开始就处在拉直状态。DLZ-2型顶板离层指示仪具体安装见图4所示。

图4DLZ-2型顶板离层指示仪安装图

3.2DLZ-2型顶板离层指示仪的监测方法

顶板离层指示仪安装后,要定期进行监测,发现异常现象要及时采取措施。孔口位移测读器上所显示的颜色,反映顶板离层的范围及所处的状态。绿色表示安全,黄色表示警告,红色表示危险;孔口位移测读器上显示数值,表示离层量大小。管4显示数值表示锚杆长度范围内顶板离层量;管3显示数值表示老顶与锚杆末端范围内顶板离层量。

4、结论

DLZ-2型顶板离层指示仪结构简单合理,安装方便,测试快速可靠。

DLZ-2型顶板离层指示仪为目前较为普遍应用的巷道锚杆支护提供了一种极为简便的监测手段,已在徐州矿业集团三河尖煤矿等10多个矿井使用,效果很好。