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(xiàng)功能組合，由簡陋到精美，且可實(shí)現(xiàn)遙控監(jiān)測。目前，礦山壓力觀測儀器種類較多。按觀測內(nèi)容分為：采煤工作面和巷道支柱（架）工作阻力觀測儀器、頂?shù)装逑鄬σ平亢拖锏绹鷰r表面位移觀測儀器、巖體內(nèi)部原巖應(yīng)力和附加應(yīng)力觀測儀器、圍巖深部位移觀測儀器、礦山動力現(xiàn)象觀測儀器等。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?儀器，結(jié)構(gòu)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(xiàn)的被測參數(shù)如應(yīng)力（應(yīng)變）或位移等轉(zhuǎn)換成電量，然后進(jìn)行測量。一般來說，電測儀器具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，測量范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)觀測，測量信號可以遠(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(yīng)力）或位移轉(zhuǎn)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(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)械式礦壓觀測儀器機(jī)械式礦壓觀測儀器，由于其結(jié)構(gòu)簡單，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量，因此，礦壓觀測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、礦壓觀測數(shù)據(jù)精度要求的不斷提高，此類觀測儀器將逐漸被淘汰。一、機(jī)械式支柱測力計(jì)；ADJ45型和ADJ50型支柱測力計(jì)，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(jié)構(gòu)如圖41所示。測力計(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(shù)，然后在其標(biāo)定曲線上查得測力計(jì)上所承受的載

5、荷。ADJ型機(jī)械式測力計(jì)的標(biāo)定曲線，是在材料試驗(yàn)機(jī)上對測力計(jì)進(jìn)行標(biāo)定后獲取的（圖43）。在材料試驗(yàn)機(jī)上，首先對測力計(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(fù)三次，取某平均值，即可作出測力計(jì)的標(biāo)定曲線。支柱測力計(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，有條件時每次觀測前都應(yīng)重新標(biāo)

6、定一次。ADJ型支柱測力計(jì)主要技術(shù)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(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(shù)精確，使用方便。測量時，將測槍接頭組1掛在預(yù)安設(shè)的觀測基點(diǎn)的金

7、屬鉤上，下壓卡簧片18，松開扳機(jī)10，移動測槍放出測尺11，待測槍頂尖16接近對應(yīng)測點(diǎn)時，扳機(jī)壓至一檔，將測尺壓緊，當(dāng)頂尖觸及測釘端面時，扳機(jī)壓至二檔，鎖死測尺，從放大鏡4處觀看尺標(biāo)3，即是測取的讀數(shù)值。配合接長桿使用，測槍最大測量范圍可達(dá)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(jī)械式、靈敏度高、量程大的位移計(jì)。主要用于測量采煤工作面和巷道頂?shù)装逡平考耙平俣取Ｊ褂脮r，動態(tài)儀安設(shè)在頂?shù)装鍦y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，對應(yīng)為2mm。例如圖47面上讀數(shù)為21.30=3.30mm。頂?shù)装逑鄬σ平鼤r，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(zhuǎn)動，于是讀數(shù)增大。前后兩次讀數(shù)的差值為此段時間內(nèi)的頂?shù)装逡平?，差值與此段時間間隔的比值即為頂