矿山压力观测仪器.doc

矿山压力观测仪器 矿山压力观测仪器，伴随矿山压力研究的广泛开展，逐步由无到有，由功能单一到多项功能组合，由简陋到精美，且可实现遥控监测。目前，矿山压力观测仪器种类较多。按观测内容分为：采煤工作面和巷道支柱（架）工作阻力观测仪器、顶底板相对移近量和巷道围岩表面位移观测仪器、岩体内部原岩应力和附加应力观测仪器、围岩深部位移观测仪器、矿山动力现象观测仪器等。按其工作原理分为：机械式、液压式、振弦式、电阻应变式、声波法、光学法及其它物理方法(如电磁波、同位素射线等）。机械式和液压式矿压观测仪器， 结构简单，工作可靠，造价较低，是矿山压力观测常用仪器。其它工作原理的观测仪器，可通称为电测仪器，这些仪器是将矿山压力显现的被测参数如应力（应变）或位移等转换成电量，然后进行测量。一般来说，电测仪器具有灵敏度高，响应速度快，测量范围宽，能够实现连续观测，测量信号可以远距离传输和用电子计算机进行数据处理与分析等特点，是矿山压力观测仪器的发展方向。 矿压观测仪器虽种类繁多，工作原理各有差异，但其组成部分大致相同。通常，把能将非电量的压力（应力）或位移转换成电量的装置（元件）称为一次测量仪表，亦称为传感器。能将传感器输出的信号进行放大、滤波、波形变换与分析、积分或微分运算、计数、显示等变换和处理的装置称为二次仪表。 机械式矿压观测仪器 机械式矿压观测仪器，由于其结构简单，工作可靠，使用方便，易于维护与检修，比较适合地下工程的矿压测量，因此，矿压观测最初使用的仪器多数为此类。随着科学技术的进步，特别是电子技术的发展，以及矿压观测数据精度要求的不断提高，此类观测仪器将逐渐被淘汰。 机械式支柱测力计；  ADJ-45型和ADJ-50型支柱测力计，常用来测量采掘工作面单体支柱和巷道支架承受的载荷及其工作特性等。 该仪器的结构如图4-1所示。测力计的上盖受力后，使工作膜5承受压力并发生弹性变形，这一微小变形通过传动杠杆13放大，用百分表制成的压力指示器（图4-2），插入测孔17，测量传动杠杆自由端的位移，即压力指示器中的百分表读数，然后在其标定曲线上查得测力计上所承受的载荷。 ADJ型机械式测力计的标定曲线， 是在材料试验机上对测力计进行标定后获取的（图4-3）。在材料试验机上，首先对测力计进行加载，载荷由零均匀加至最大值（为额定工作载荷的1.2倍）。同时用压力指示器测量某一载荷下的自由端位移，然后卸载，同样测量某一载荷下的自由端位移。如此重复三次，取某平均值，即可作出测力计的标定曲线。支柱测力计的标定曲线由生产厂家提供，使用过程中因工作环境的变化，其工作特性有可能发生变化，因此，有条件时每次观测前都应重新标定一次。 ADJ型支柱测力计主要技术特征如表4-1所示。 二、围岩移动量和移动速度观测仪器 图4-3 ADJ型测力计标定曲线 表4-1 ADJ型机械式测力计主要指标 主要技术指标 ADJ-45型 ADJ-50型 设计工作压力，kN 450 500 过载安全系数 1.2 1.2 工作膜直径，mm 135 180 杠杆传动装置传动比 1:3.25 1:3 最大压力时杠杆端部位移，mm 3~4 6~7 测力计支承面积，cm2 135 254 精度，kN 10 5 允许相对误差，% ±2 ±1 允许偏心角，（°） 7 7 外壳直径，mm 145 188 长度，mm 195 250 高度，mm 113 118 重量，kg 5.2 9.5 1.DDJ型测杆 DDJ型测杆是测量顶底板相对移近量、巷道围岩表面及支架两点间位移的常用仪器（图4-4），主要由活杆、套管、标尺组成。活杆1可在套管5内滑动，活杆上设有固定标尺2，套管上端的矩形读数窗口3刻有读数基准线，拧紧夹紧螺钉4，可使卡环抱紧活杆1，并借助弹簧6的弹力使测杆稳固地支撑在两测量基点之间。读数基准线所对准的标尺刻度即为观测值。 DDJ型测杆配合自动记录器（图4-5） 可实现自动连续观测。使用时，将测杆从自动记录器测杆孔口9 穿过，固定好自动记录器，将测杆支设在两测量基点间，然后拧紧测杆的夹紧螺钉，利用自动记录器上的夹紧装置，使测杆的活杆移动时，带动杆杠5，并驱动记录笔笔尖在自记钟1柱形表面记录纸上绘出顶板下沉曲线。观测期间每天更换一次记录纸，上紧自记钟的发条，若记录笔使用墨水时还应及时灌注墨水。 2.BHS-10型测枪 BHS-10型测枪（图4-6）适于测量巷道围岩表面位移，亦可用于地面工程测量。该测枪测量范围大，读数精确，使用方便。 测量时，将测枪接头组1挂在预安设的观测基点的金属钩上，下压卡簧片1