第四章 礦山壓力觀測(cè)儀器571518

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

2、(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

3、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?jī)x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、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

4、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)；ADJ45型和ADJ50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41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42），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

5、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43）。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)

6、定一次。ADJ型支柱測(cè)力計(jì)主要技術(shù)特征如表41所示。二、圍巖移動(dòng)量和移動(dòng)速度觀測(cè)儀器圖41ADJ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、16螺釘與墊圈；17測(cè)孔BHS10型測(cè)槍（圖46）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

7、屬鉤上，下壓卡簧片18，松開扳機(jī)10，移動(dòng)測(cè)槍放出測(cè)尺11，待測(cè)槍頂尖16接近對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)時(shí)，扳機(jī)壓至一檔，將測(cè)尺壓緊，當(dāng)頂尖觸及測(cè)釘端面時(shí)，扳機(jī)壓至二檔，鎖死測(cè)尺，從放大鏡4處觀看尺標(biāo)3，即是測(cè)取的讀數(shù)值。配合接長(zhǎng)桿使用，測(cè)槍最大測(cè)量范圍可達(dá)11m。3.KY82型頂板動(dòng)態(tài)儀KY82型頂板動(dòng)態(tài)儀（圖47）是一種普及型、機(jī)械式、靈敏度高、量程大的位移計(jì)。主要用于測(cè)量采煤工作面和巷道頂?shù)装逡平考耙平俣?。使用時(shí)，動(dòng)態(tài)儀安設(shè)在頂?shù)装鍦y(cè)量基點(diǎn)間，

8、依靠壓力彈簧5固定。粗讀數(shù)或較大讀數(shù)由粗讀數(shù)游標(biāo)13指示，從刻度套管10上讀出，每一小格2mm；微讀數(shù)由指針9指示，從微讀數(shù)刻度盤8上讀出畫，刻度盤上每一小格為0.01mm，共200小格，對(duì)應(yīng)為2mm。例如圖47面上讀數(shù)為21.30=3.30mm。頂?shù)装逑鄬?duì)移近時(shí)，作用力通過壓桿3壓縮壓力彈簧5并推動(dòng)齒條7，齒條再推動(dòng)齒輪帶動(dòng)指針9順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，于是讀數(shù)增大。前后兩次讀數(shù)的差值為此段時(shí)間內(nèi)的頂?shù)装逡平?，差值與此段時(shí)間間隔的比值即為頂