第四章 礦山壓力觀測(cè)儀器571518

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1、第四章礦山壓力觀測(cè)儀器礦山壓力觀測(cè)儀器，伴隨礦山壓力研究的廣泛開展，逐步由無到有，由功能單一到多項(xiàng)功能組合，由簡(jiǎn)陋到精美，且可實(shí)現(xiàn)遙控監(jiān)測(cè)。目前，礦山壓力觀測(cè)儀器種類較多。按觀測(cè)內(nèi)容分為：采煤工作面和巷道支柱（架）工作阻力觀測(cè)儀器、頂?shù)装逑鄬?duì)移近量和巷道圍巖表面位移觀測(cè)儀器、巖體內(nèi)部原巖應(yīng)力和附加應(yīng)力觀測(cè)儀器、圍巖深部位移觀測(cè)儀器、礦山動(dòng)力現(xiàn)象觀測(cè)儀器等。按其工作原理分為：機(jī)械式、液壓式、振弦式、電阻應(yīng)變式、聲波法、光學(xué)法及其它物理方法(如電磁波、同位素射線等）。機(jī)械式和液壓式礦壓觀測(cè)儀器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，造價(jià)較低，是礦山

2、壓力觀測(cè)常用儀器。其它工作原理的觀測(cè)儀器，可通稱為電測(cè)儀器，這些儀器是將礦山壓力顯現(xiàn)的被測(cè)參數(shù)如應(yīng)力（應(yīng)變）或位移等轉(zhuǎn)換成電量，然后進(jìn)行測(cè)量。一般來說，電測(cè)儀器具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，測(cè)量范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)觀測(cè)，測(cè)量信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸和用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析等特點(diǎn)，是礦山壓力觀測(cè)儀器的發(fā)展方向。礦壓觀測(cè)儀器雖種類繁多，工作原理各有差異，但其組成部分大致相同。通常，把能將非電量的壓力（應(yīng)力）或位移轉(zhuǎn)換成電量的裝置（元件）稱為一次測(cè)量儀表，亦稱為傳感器。能將傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、波形變換與分析、積分或微分運(yùn)算

3、、計(jì)數(shù)、顯示等變換和處理的裝置稱為二次儀表。第一節(jié)機(jī)械式礦壓觀測(cè)儀器機(jī)械式礦壓觀測(cè)儀器，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，使用方便，易于維護(hù)與檢修，比較適合地下工程的礦壓測(cè)量，因此，礦壓觀測(cè)最初使用的儀器多數(shù)為此類。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，以及礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)精度要求的不斷提高，此類觀測(cè)儀器將逐漸被淘汰。一、機(jī)械式支柱測(cè)力計(jì)；圖4-1ADJ型測(cè)力計(jì)1-底座；2-保護(hù)蓋；3-調(diào)整螺釘；4-螺母；5-工作膜；6-平衡彈簧；7-外套；8-保護(hù)蓋鏈子；9-螺釘；10小軸；11-彈簧；12-上蓋；13-傳動(dòng)杠桿；14固定螺釘；15

4、、16螺釘與墊圈；17-測(cè)孔ADJ-45型和ADJ-50型支柱測(cè)力計(jì)，常用來測(cè)量采掘工作面單體支柱和巷道支架承受的載荷及其工作特性等。該儀器的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。測(cè)力計(jì)的上蓋受力后，使工作膜5承受壓力并發(fā)生彈性變形，這一微小變形通過傳動(dòng)杠桿13放大，用百分表制成的壓力指示器（圖4-2），插入測(cè)孔17，測(cè)量傳動(dòng)杠桿自由端的位移，即壓力指示器中的百分表讀數(shù)，然后在其標(biāo)定曲線上查得測(cè)力計(jì)上所承受的載荷。ADJ型機(jī)械式測(cè)力計(jì)的標(biāo)定曲線，是在材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)測(cè)力計(jì)進(jìn)行標(biāo)定后獲取的（圖4-3）。在材料試驗(yàn)機(jī)上，首先對(duì)測(cè)力計(jì)進(jìn)行加載，載荷由零

5、均勻加至最大值（為額定工作載荷的1.2倍）。同時(shí)用壓力指示器測(cè)量某一載荷下的自由端位移，然后卸載，同樣測(cè)量某一載荷下的自由端位移。如此重復(fù)三次，取某平均值，即可作出測(cè)力計(jì)的標(biāo)定曲線。支柱測(cè)力計(jì)的標(biāo)定曲線由生產(chǎn)廠家提供，使用過程中因工作環(huán)境的變化，其工作特性有可能發(fā)生變化，因此，有條件時(shí)每次觀測(cè)前都應(yīng)重新標(biāo)定一次。ADJ型支柱測(cè)力計(jì)主要技術(shù)特征如表4-1所示。二、圍巖移動(dòng)量和移動(dòng)速度觀測(cè)儀器圖4-2NN-ZY指示器結(jié)構(gòu)圖1-保護(hù)環(huán)；2-外殼；3-保護(hù)蓋；4-接長桿；5-套圈；6-鏈子；7-百分表圖4-3ADJ型測(cè)力計(jì)標(biāo)定曲線表4

6、-1ADJ型機(jī)械式測(cè)力計(jì)主要指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)ADJ-45型ADJ-50型設(shè)計(jì)工作壓力，kN450500過載安全系數(shù)1.21.2工作膜直徑，mm135180杠桿傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比1:3.251:3最大壓力時(shí)杠桿端部位移，mm3~46~7測(cè)力計(jì)支承面積，cm2135254精度，kN105允許相對(duì)誤差，%±2±1允許偏心角，（°）77外殼直徑，mm145188長度，mm195250高度，mm113118重量，kg5.29.51.DDJ型測(cè)桿DDJ型測(cè)桿是測(cè)量頂?shù)装逑鄬?duì)移近量、巷道圍巖表面及支架兩點(diǎn)間位移的常用儀器（圖4-4），主要由活桿

7、、套管、標(biāo)尺組成?；顥U1可在套管5內(nèi)滑動(dòng)，活桿上設(shè)有固定標(biāo)尺2，套管上端的矩形讀數(shù)窗口3刻有讀數(shù)基準(zhǔn)線，擰緊夾緊螺釘4，可使卡環(huán)抱緊活桿1，并借助彈簧6的彈力使測(cè)桿穩(wěn)固地支撐在兩測(cè)量基點(diǎn)之間。讀數(shù)基準(zhǔn)線所對(duì)準(zhǔn)的標(biāo)尺刻度即為觀測(cè)值。DDJ型測(cè)桿配合自動(dòng)記錄器（圖4-5）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)。使用時(shí)，將測(cè)桿從自動(dòng)記錄器測(cè)桿孔口9穿過，固定好自動(dòng)記錄器，將測(cè)桿支設(shè)在兩測(cè)量基點(diǎn)間，然后擰緊測(cè)桿的夾緊螺釘，利用自動(dòng)記錄器上的夾緊裝置，使測(cè)桿的活桿移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)桿杠5，并驅(qū)動(dòng)記錄筆筆尖在自記鐘1柱形表面記錄紙上繪出頂板下沉曲線。觀測(cè)期間每天更

8、換一次記錄紙，上緊自記鐘的發(fā)條，若記錄筆使用墨水時(shí)還應(yīng)及時(shí)灌注墨水。2.BHS-10型測(cè)槍BHS-10型測(cè)槍（圖4-6）適于測(cè)量巷道圍巖表面位移，亦可用于地面工程測(cè)量。該測(cè)槍測(cè)量范圍大，讀數(shù)精確，使用方便。測(cè)量時(shí)，將測(cè)槍接頭組1掛在預(yù)安設(shè)的觀測(cè)基點(diǎn)的金屬鉤上，下壓卡簧片18，