技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器及探測方法，用于在工作面開采過程中直接對煤體擴(kuò)容進(jìn)行現(xiàn)場探測，以確定采煤工作面前方受采動應(yīng)力影響造成煤體擴(kuò)容膨脹的規(guī)律。

背景技術(shù)

煤巖瓦斯動力災(zāi)害是影響煤礦生產(chǎn)安全的重大問題，因此煤巖瓦斯動力災(zāi)害的防治工作具有重要意義。采煤工作面前方煤體的擴(kuò)容打破了煤體內(nèi)瓦斯的吸附和解吸平衡，從而產(chǎn)生瓦斯壓力梯度急劇變化，易造成煤巖瓦斯動力災(zāi)害；針對工作面煤層發(fā)生擴(kuò)容的區(qū)域?qū)嵤┯行У拿簩有秹旱燃夹g(shù)措施，可以達(dá)到有效防治煤巖動力災(zāi)害的目的；因此實現(xiàn)對采煤工作面前方煤體擴(kuò)容現(xiàn)象的有效探測，是有效實施煤巖動力災(zāi)害防治技術(shù)措施的重要前提條件，但目前尚沒有對工作面前方煤體的擴(kuò)容現(xiàn)象進(jìn)行探測的儀器和方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器及探測方法，用于探測采煤工作面前方煤體隨工作面采動的體積變化規(guī)律，以判斷煤體是否發(fā)生體積增大的擴(kuò)容現(xiàn)象。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器的結(jié)構(gòu)特點是：以套筒結(jié)構(gòu)設(shè)置大直徑鋼管和貫穿在大直徑鋼管中的小直徑鋼管，所述小直徑鋼管可以在大直徑鋼管中軸向移動；在所述大直徑鋼管和小直徑鋼管的前端呈傘狀分別設(shè)置有各鋼質(zhì)彈片，撐漲在鉆孔中的各鋼質(zhì)彈片是以棘爪的形式使大直徑鋼管和小直徑鋼管分別固定在相應(yīng)位置上；在所述在小直徑鋼管的尾部沿軸向設(shè)置用于測量大直徑鋼管和小直徑鋼管之間的軸向相對位移量的刻度線。

本發(fā)明采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器的結(jié)構(gòu)特點也在于：

設(shè)置大直徑鋼管的直徑為40mm，小直徑鋼管的直徑為35mm；所述大直徑鋼管前端各鋼質(zhì)彈片張開的直徑為60mm，小直徑鋼管前端鋼質(zhì)彈片張開的直徑為55mm。

所述小直徑鋼管尾部刻度線的分度值為1mm，量程不小于500mm。

本發(fā)明采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器的探測方法的特點是：

a、在煤層上方布置一條探測巷道，在所述探測巷道內(nèi)位于工作面煤壁的前方由探測巷道的底板向煤層中施工探測鉆孔，所述探測鉆孔與煤層垂直，并且所述探測鉆孔至少進(jìn)入煤層中1.5m；

b、將采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器放入在探測鉆孔中，使小直徑鋼管的管前端達(dá)到探測鉆孔的孔底部，并使大直徑鋼管的管前端與小直徑鋼管的管前端相距不少于1.5m的距離；記錄此時采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器的尾部刻度值L1；

c、隨著工作面的推進(jìn)，實時觀測所述采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器的尾部刻度變化，以所述采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器的尾部刻度變化值獲得煤體中兩點的相對位移量，以所述相對位移量表征煤體擴(kuò)容程度。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明能夠探測采煤工作面受采動應(yīng)力影響造成的煤體擴(kuò)容膨脹規(guī)律，實現(xiàn)了對采煤工作面前方煤體擴(kuò)容現(xiàn)象的探測，為研究采煤工作面前方煤體擴(kuò)容現(xiàn)象提供了探測方法；

2、本發(fā)明探測器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明探測器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明探測器前端示意圖；

圖3為本發(fā)明探測方法示意圖；

圖中標(biāo)號：11大直徑鋼管；12小直徑鋼管；3a大徑管鋼質(zhì)彈片；3b小徑管鋼質(zhì)彈片；14刻度線；21探測巷道；22煤層；23鉆孔；24工作面煤壁；25采空區(qū)。

具體實施方式

參見圖1和圖2，本實施例中的采煤工作面煤體擴(kuò)容探測器是采用套筒結(jié)構(gòu)，設(shè)置大直徑鋼管11和貫穿在大直徑鋼管11中的小直徑鋼管12，小直徑鋼管12可以在大直徑鋼管11中軸向移動；在大直徑鋼管11的前端呈傘狀設(shè)置有各大徑管鋼質(zhì)彈片3a，在小直徑鋼管12的前端呈傘狀設(shè)置有各小徑管鋼質(zhì)彈片3b；本實施例中是以四根鋼質(zhì)彈片在鋼管前端外周均勻分布，撐漲在鉆孔中的各鋼質(zhì)彈片是以棘爪的形式使大直徑鋼管11和小直徑鋼管12分別固定在相應(yīng)位置上，不向后位移；在小直徑鋼管12的尾部沿軸向設(shè)置用于測量大直徑鋼管11和小直徑鋼管12之間的軸向相對位移量的刻度線14。

具體實施中，可以設(shè)置大直徑鋼管11的直徑為40mm，各大徑管鋼質(zhì)彈片3a在張開后，其各鋼質(zhì)彈片前端所呈的圓平面的直徑為60mm；小直徑鋼管12的直徑為35mm，各小徑管鋼質(zhì)彈片3b在張開后，其各鋼質(zhì)彈片前端所呈圓平面的直徑為55mm；設(shè)置小直徑鋼管12尾部刻度線14的分度值為1mm，量程不小于500mm。