第四章 礦山壓力觀測儀器571518

1、第四章礦山壓力觀測儀器礦山壓力觀測儀器，伴隨礦山壓力研究的廣泛開展，逐步由無到有，由功能單一到多項功能組合，由簡陋到精美，且可實現遙控監(jiān)測。目前，礦山壓力觀測儀器種類較多。按觀測內容分為：采煤工作面和巷道支柱（架）工作阻力觀測儀器、頂底板相對移近量和巷道圍巖表面位移觀測儀器、巖體內部原巖應力和附加應力觀測儀器、圍巖深部位移觀測儀器、礦山動力現象觀測儀器等。按其工作原理分為：機械式、液壓式、振弦式、電阻應變式、聲波法、光學法及其它物理方法

2、(如電磁波、同位素射線等）。機械式和液壓式礦壓觀測?儀器，結構簡單，工作可靠，造價較低，是礦山壓力觀測常用儀器。其它工作原理的觀測儀器，可通稱為電測儀器，這些儀器是將礦山壓力顯現的被測參數如應力（應變）或位移等轉換成電量，然后進行測量。一般來說，電測儀器具有靈敏度高，響應速度快，測量范圍寬，能夠實現連續(xù)觀測，測量信號可以遠距離傳輸和用電子計算機進行數據處理與分析等特點，是礦山壓力觀測儀器的發(fā)展方向。礦壓觀測儀器雖種類繁多，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（應力）或位移轉換成電量的裝置（元件）稱為一次測量儀表，亦稱為傳感器。能將傳感器輸出的信號進行放大、濾波、波形變換與分析、積分或微分運算、計數、顯示等變換和處理的裝置稱為二次儀表。第一節(jié)機械式礦壓觀測儀器機械式礦壓觀測儀器，由于其結構簡單，工作可靠，使用方便，易于維護與檢修，比較適合地下工程的礦壓測量，因此，礦壓觀測最初使用的儀器多數為此類。隨著科學技術的進步，特別是電子技術的發(fā)展，以及

4、礦壓觀測數據精度要求的不斷提高，此類觀測儀器將逐漸被淘汰。一、機械式支柱測力計；ADJ45型和ADJ50型支柱測力計，常用來測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。該儀器的結構如圖41所示。測力計的上蓋受力后，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杠桿13放大，用百分表制成的壓力指示器（圖42），插入測孔17，測量傳動杠桿自由端的位移，即壓力指示器中的百分表讀數，然后在其標定曲線上查得測力計上所承受的載

5、荷。ADJ型機械式測力計的標定曲線，是在材料試驗機上對測力計進行標定后獲取的（圖43）。在材料試驗機上，首先對測力計進行加載，載荷由零均勻加至最大值（為額定工作載荷的1.2倍）。同時用壓力指示器測量某一載荷下的自由端位移，然后卸載，同樣測量某一載荷下的自由端位移。如此重復三次，取某平均值，即可作出測力計的標定曲線。支柱測力計的標定曲線由生產廠家提供，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，有條件時每次觀測前都應重新標

6、定一次。ADJ型支柱測力計主要技術特征如表41所示。二、圍巖移動量和移動速度觀測儀器圖41ADJ型測力計1底座；2保護蓋；3調整螺釘；4螺母；5工作膜；6平衡彈簧；7外套；8保護蓋鏈子；9螺釘；10小軸；11彈簧；12上蓋；13傳動杠桿；14固定螺釘；15、16螺釘與墊圈；17測孔BHS10型測槍（圖46）適于測量巷道圍巖表面位移，亦可用于地面工程測量。該測槍測量范圍大，讀數精確，使用方便。測量時，將測槍接頭組1掛在預安設的觀測基點的金

7、屬鉤上，下壓卡簧片18，松開扳機10，移動測槍放出測尺11，待測槍頂尖16接近對應測點時，扳機壓至一檔，將測尺壓緊，當頂尖觸及測釘端面時，扳機壓至二檔，鎖死測尺，從放大鏡4處觀看尺標3，即是測取的讀數值。配合接長桿使用，測槍最大測量范圍可達11m。3.KY82型頂板動態(tài)儀KY82型頂板動態(tài)儀（圖47）是一種普及型、機械式、靈敏度高、量程大的位移計。主要用于測量采煤工作面和巷道頂底板移近量及移近速度。使用時，動態(tài)儀安設在頂底板測量基點間，

8、依靠壓力彈簧5固定。粗讀數或較大讀數由粗讀數游標13指示，從刻度套管10上讀出，每一小格2mm；微讀數由指針9指示，從微讀數刻度盤8上讀出畫，刻度盤上每一小格為0.01mm，共200小格，對應為2mm。例如圖47面上讀數為21.30=3.30mm。頂底板相對移近時，作用力通過壓桿3壓縮壓力彈簧5并推動齒條7，齒條再推動齒輪帶動指針9順時針方向轉動，于是讀數增大。前后兩次讀數的差值為此段時間內的頂底板移近量，差值與此段時間間隔的比值即為頂