[摘 要]當(dāng)前頂板離層儀主要使用機械式，但其現(xiàn)場使用效果極差，大量離層儀安裝后數(shù)據(jù)基本無變化，而且淺基點和深基點的巷道表面測點位置不統(tǒng)一，如果做差分析其離層量，增加了測量結(jié)果的誤差和不可靠性。為了準確掌握巷道頂板的活動規(guī)律，精準的測量出關(guān)鍵巖層與下方巖層之間的離層量，實有必要提供一種頂板離層儀系統(tǒng)，以解決以上技術(shù)問題。本離層儀系統(tǒng)克服原有頂板離層儀測量效果差、無法直接讀取關(guān)鍵巖層與下方巖層離層量的缺陷，提供一種頂板離層儀系統(tǒng)，使測量精度得到提高。

[關(guān)鍵詞]頂板離層、測量精度

中圖分類號：TU841 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）14-0286-02

1 引言

煤礦井下地質(zhì)開采條件復(fù)雜，尋求礦山礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，是為巷道提供支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和支護形式選擇的依據(jù)。頂板離層儀指示儀主要是用于煤礦巷道的頂板離層監(jiān)測，指導(dǎo)頂板支護參數(shù)選取并預(yù)防頂板冒頂事故發(fā)生。為了準確掌握巷道頂板的活動規(guī)律，精準的測量出關(guān)鍵巖層與下方巖層之間的離層量，實有必要提供一種頂板離層儀系統(tǒng)，以解決以上技術(shù)問題[1]。

2 離層儀結(jié)構(gòu)

本頂板離層儀系統(tǒng)，包括：滑輪和兩根繩索，繩索的一頭通過兩個固定錨頭固定在巖層頂板的兩個位置，繩索的另一頭連接于所述滑輪的圓周表面；一個固定錨頭通過其中的一根繩索能夠拉動所述滑輪沿順時針方向進行轉(zhuǎn)動，另一個固定錨頭通過另外一根繩索能夠拉動所述滑輪沿逆時針方向進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)兩個固定錨頭在巖層上的相對位置發(fā)生變化時將拉動所述滑輪轉(zhuǎn)動，通過檢測滑輪的轉(zhuǎn)動量即可得到巖層頂板的離層量。

本頂板離層儀系統(tǒng)還包括有托盤，該托盤固定在巷道表面，所述托盤內(nèi)設(shè)置有兩個繩索通道，兩根繩索通過兩個繩索通道分別沿順時針和逆時針方向纏繞于所述滑輪的圓周表面。托盤內(nèi)的兩個繩索通道分別自托盤中心向托盤兩側(cè)延伸而成，兩個繩索通道的一端開口自托盤中心向上，兩個繩索通道的另一端開口自托盤兩側(cè)向下。兩根繩索以拉緊方式纏繞于滑輪的圓周外表面，且兩根繩索在滑輪的圓周最低點通過緊固件緊固于滑輪，且其中一根繩索纏繞于滑輪的左下1/4圓周面，另一根繩索纏繞于滑輪的右下1/4圓周面?；喭ㄟ^固定桿轉(zhuǎn)動安裝于所述托盤上，形成一個整體結(jié)構(gòu)。包括有兩根所述固定桿，兩根固定桿的一端固定連接于所述托盤，兩根固定桿的另一端連接于穿過所述滑輪的中心軸孔的轉(zhuǎn)軸?；啽砻嬖O(shè)置有指針和刻度盤，通過讀取所述指針在所述刻度盤上所指示刻度的變化量來檢測所述滑輪的轉(zhuǎn)動量。兩個固定錨頭分別固定于關(guān)鍵巖層位置和關(guān)鍵巖層下方軟巖位置。所述托盤通過固定錨頭固定在巷道表面。

3 具體實施方案

請參閱圖1及圖2，該頂板離層儀系統(tǒng)包括固定到巷道內(nèi)的深基點固定錨頭1-1、淺基點固定錨頭1-2，內(nèi)設(shè)繩索通道的托盤3，以及滑輪4。兩個固定錨頭完全設(shè)置在巷道頂板上方的穿層鉆孔內(nèi)，所述的兩個固定錨頭分別通過不同長度的鋼絲繩從鉆孔內(nèi)引出至巷道表面以外，在巷道表面安裝有托盤3，托盤內(nèi)自中心向兩側(cè)分別開設(shè)有左繩索通道10-2和右繩索通道10-1，兩根鋼絲繩2-1、2-2分別穿過托盤3內(nèi)的左右繩索通道10-2、10-1，沿著托盤3下方的滑輪4兩側(cè)邊緣，經(jīng)過緊固件7緊固，使兩根鋼絲繩2緊貼著滑輪4外邊緣（即下半圓周外表面）形成一個整體。兩根鋼絲繩以拉緊方式緊貼滑輪4下半圓周外表面固定于滑輪上，優(yōu)選的，兩根鋼絲繩在滑輪的最低點通過同一緊固件7緊固在滑輪上，形成一個整體，但并不以此為限，亦可單獨固定于滑輪4下半圓周外表面，只要每根鋼絲繩所連接的基點固定錨頭位置發(fā)生變化即可帶動滑輪轉(zhuǎn)動即可。

滑輪4的兩個側(cè)面分別通過兩根固定桿5與托盤3組成一個整體結(jié)構(gòu)，滑輪4在兩根固定桿5之間做自由旋轉(zhuǎn)運動。在一根固定桿5的一端放置有一個指針6，用來指示當(dāng)前狀態(tài)滑輪所處的位置，在有指針6的一側(cè)滑輪4的表面附著一圓形刻度盤8，根據(jù)滑輪4直徑的多少就可以確定刻度盤8每一格之間所代表的距離，對比前后兩次觀測指針6的位置變化量即為兩次觀測頂板離層量的大小。

在煤礦井下一矩形巷道的某個斷面，沿巷道頂板打一穿過不同巖層層位的鉆孔，將深淺基點1-1、1-2經(jīng)導(dǎo)桿分別固定于關(guān)鍵巖層位置和關(guān)鍵巖層下方軟巖位置，即深基點和淺基點，固定好后，分別經(jīng)過不同長度的鋼絲繩2-1、2-2的牽引至鉆孔外，而后兩根鋼絲繩2-1、2-2分別穿過托盤3內(nèi)的左右繩索通道10-2、10-1，將托盤3緊貼矩形巷道的表面，拉緊兩根鋼絲繩2-1、2-2，沿著滑輪4 的兩側(cè)邊緣經(jīng)過緊固件7固定，使鋼絲繩2-1和2-2、滑輪4等組成一個整體，即達到安裝該頂板離層系統(tǒng)的目的。

安裝好該頂板離層儀系統(tǒng)后，記錄滑輪4表面指針6所指示的圓形刻度盤8所對應(yīng)的數(shù)值，記為X1，隨著礦山壓力的顯現(xiàn)，深基點和淺基點之間產(chǎn)生離層，即淺基點1-2所在巖層位置相對于深基點1-1所在巖層位置出現(xiàn)下沉，鋼絲繩2-1和2-2之間的相對運動帶動滑輪4的逆時針旋轉(zhuǎn)，與此同時，進行第二次下井觀測，記錄此時指針6所指示的刻度盤8對應(yīng)的數(shù)值，記為X2，兩次記錄的差值（X1-X2）即為兩次下井觀測期間，頂板深基點1-1和淺基點1-2之間頂板的離層量的大小。

其中，1-1為深基點固定錨頭、1-2為淺基點固定錨頭、2-1為深基點鋼絲繩、2-2為淺基點鋼絲繩、3為托盤、4為滑輪、5為固定桿、6為指針、7為緊固件、8為圓形刻度盤、9為托盤固定錨固頭、10-1為右側(cè)繩索通道、10-2為左側(cè)繩索通道。

4 實用效果分析

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置至少具有以下有益效果：本裝置在巷道頂板上方打一個穿層鉆孔，將深固定錨頭和淺固定錨頭完全安裝在穿層鉆孔內(nèi)，通過兩個固定錨頭將兩個繩索分別固定在巷道內(nèi)，繩索的另一端固定在滑輪上，且兩個繩索的另外一端通過緊固件連接，這樣，任一個固定錨頭的位置發(fā)生改變，即可帶動滑輪轉(zhuǎn)動，從而精確計算出離層量。

參考文獻

[1] 錢鳴高，石平五主編.礦山壓力與巖層控制[M]. 中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2004

作者簡介：

張忠浩（1990- ），男，漢，安徽淮南，安徽淮南礦業(yè)集團顧橋礦綜采一隊技術(shù)員.