一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置

摘要

本发明公开了一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置，包含有液压泵、限压阀、量筒、Y型供液管道、水平连杆、固定卡死结构、多级液压缸和锥形钻头，所述多级液压缸垂直放置，所述锥形钻头与多级液压缸的最后一级柱塞顶部固定连接，所述多级液压缸除最后一级柱塞外均设置有固定卡死结构，所述水平连杆固定于多级液压缸的底部，所述Y型供液管道的三个端口分别连接多级液压缸、液压泵和限压阀进口端，所述限压阀出口端与量筒连通。本发明将锥形钻头与多级液压缸的最后一级柱塞固定为一体，通过液压泵驱动多级液压缸带动锥形钻头对煤柱进行垂向钻孔，在煤柱横向变形量监测时，通过测量多级液压缸中排出到量筒内的液体体积，间接获得煤柱垂向变形量，结构简单，操作快捷，安全性高。

权利要求

1.一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置，其特征在于，包含有液压泵（1）、限压阀（2）、量筒（3）、Y型供液管道（4）、水平连杆（6）、固定卡死结构（7）、多级液压缸（8）和锥形钻头（9），所述多级液压缸（8）垂直放置，所述锥形钻头（9）与多级液压缸（8）的最后一级柱塞顶部固定连接，所述多级液压缸（8）除最后一级柱塞外均设置有固定卡死结构（7），所述水平连杆（6）固定于多级液压缸（8）的底部，所述Y型供液管道（4）的三个端口分别连接多级液压缸（8）、液压泵（1）和限压阀（2）进口端，所述限压阀（2）出口端与量筒（3）连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置，其特征在于，所述Y型供液管道（4）与液压泵（1）、限压阀（2）之间分别设置有截止阀门（5）。

说明书

一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及煤柱变形监测装置领域，具体的说是一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置。

背景技术

[0002] 近年来，由于监测技术的限制以及设备研发的不足，对于煤柱变形的研究，大多只将关注点放在对煤柱横向变形中的相关参数进行观测，而没有对煤柱垂向变形开展观测研究。这类研究方法具有一定的局限性，不能完全反映煤柱整体变形规律，因此限制了煤柱稳定性研究的进一步发展。

发明内容

[0003] 为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置，结构简单，操作方便，对于煤柱垂向压缩变形量的测量结果精准可靠，为煤柱垂向变形研究提供可靠的辅助手段。

[0004] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0005] 一种用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置，包含有液压泵、限压阀、量筒、Y型供液管道、水平连杆、固定卡死结构、多级液压缸和锥形钻头，所述多级液压缸垂直放置，所述锥形钻头与多级液压缸的最后一级柱塞顶部固定连接，所述多级液压缸除最后一级柱塞外均设置有固定卡死结构，所述水平连杆固定于多级液压缸的底部，所述Y型供液管道的三个端口分别连接多级液压缸、液压泵和限压阀进口端，所述限压阀出口端与量筒连通。

[0006] 所述Y型供液管道与液压泵、限压阀之间分别设置有截止阀门。

[0007] 本发明将锥形钻头与多级液压缸的最后一级柱塞固定为一体，通过液压泵驱动多级液压缸带动锥形钻头对煤柱进行垂向钻孔，在煤柱横向变形量监测时，通过测量多级液压缸中排出到量筒内的液体体积，间接获得煤柱垂向变形量，结构简单，操作快捷，安全性高。

附图说明

[0008] 图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

[0009] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

[0010] 如图1所示，该用于监测煤柱垂向压缩变形量的试验装置，包含有液压泵1、限压阀2、量筒3、Y型供液管道4、水平连杆6、固定卡死结构7、多级液压缸8和锥形钻头9，所述多级液压缸8垂直放置，所述锥形钻头9与多级液压缸8的最后一级柱塞顶部固定连接，所述多级液压缸8除最后一级柱塞外均设置有固定卡死结构7，所述水平连杆6固定于多级液压缸8的底部，所述Y型供液管道4的三个端口分别连接多级液压缸8、液压泵1和限压阀2进口端，所述限压阀2出口端与量筒3连通。

[0011] 作为优选的方式，所述Y型供液管道4与液压泵1、限压阀2之间分别设置有截止阀门5。

[0012] 本发明的具体操作过程如下：

[0013] 煤柱垂向钻孔包括如下步骤：

[0014] （1）确定需要监测的煤柱变形位置；采用常规方法钻设水平钻孔至指定位置，水平钻孔直径大于多级液压缸8（含锥形钻头9）最大尺寸；

[0015] （2）通过水平连杆6将多级液压缸8（含锥形钻头9）及Y型供液管道4推入水平钻孔内，当多级液压缸8到达钻设垂向钻孔的指定位置后，停止推进；

[0016] （3）打开Y型供液管道4与液压泵1之间的截止阀门，关闭Y型供液管道4与限压阀2之间的截止阀门，启动液压泵1，向多级液压缸8内注入高压液体；

[0017] （4）多级液压缸8在液压作用下，从第一级柱塞开始依次伸出，推动最后一级柱塞顶部的锥形钻头9钻入煤体，除最后一级柱塞外，每级柱塞完全伸出后即被卡死，在缸体内有油液的情况下不能退回；

[0018] （5）当多级液压缸8柱塞全部伸出后，关闭液压泵1，关闭Y型供液管道4与液压泵1之间的截止阀门。

[0019] 煤柱垂向变形量的监测包括以下步骤：

[0020] （1）设置限压阀2开启压力值为多级液压缸8所有柱塞保持全部伸出的最小压力值P，当限压阀2进口端压力高于此值时，限压阀2开启，Y型供液管道4及多级液压缸8内液体流出，当限压阀2进口端压力低于此值时，限压阀2关闭，P值计算过程如下：假设多级液压缸8内液体最大质量为M，多级液压缸8除最外层缸筒外其余柱塞总质量为m，最外层缸筒内直径为D，则P值计算公式为 ；

[0021] （2）打开Y型供液管道4与限压阀2之间的截止阀门，释放液压管道及多级液压缸8内的压力，此时流出的液体不进入量筒3内，当限压阀2进口端压力低于限压阀压力开启值时，限压阀2关闭；

[0022] （3）将量筒3与限压阀2出口端连通，自此由限压阀2流出的液体进入量筒3，计入煤柱变形量监测；

[0023] （4）当煤柱发生垂向变形时，压迫多级液压缸8柱塞回缩，多级液压缸8缸体及供液管道内压力升高，限压阀2开启使液体流出，待压力低于限压阀2开启压力值时，限压阀2关闭；

[0024] （5）由于多级液压缸8只有最后一级柱塞可以回缩，最后一级柱塞压缩量即为煤柱垂向变形量，而最后一级柱塞压缩量可以通过量筒3内液体体积除以最后一级柱塞外直径求出，具体计算过程如下：假设量筒内液体体积为V，多级液压缸最后一级柱塞外直径为d，多级液压缸最大高度为h，则煤柱垂向变形量计算公式为  ，煤柱垂向应变计算公式为 ；

[0025] （6）待监测完毕后，关闭Y型供液管道4与限压阀2之间的截止阀门，打开Y型供液管道4与液压泵1之间的截止阀门，启动液压泵1，抽出Y型供液管道4与多级液压缸8内液体，此时多级液压缸8各级柱塞卡死结构退出，柱塞逐级回落，待最后一级柱塞完全回落后，通过水平连杆6将多级液压缸8及Y型供液管道4从水平钻孔中取出。

[0026] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。