崔計平

（山西煤炭進出口集團鹿臺山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048200）

1 鹿臺山煤業(yè)概述

山西煤炭進出口集團鹿臺山煤業(yè)設(shè)計生產(chǎn)能力60萬t/a，為了解決回采工作面上隅角瓦斯、銜接緊張等問題，在回采工作面軌道順槽采用切頂卸壓沿空留巷工藝，巷道成型效果良好，留巷工藝大獲成功。在實際施工過程中也存在一些問題。由于沿空留巷工藝的特點，成巷段的巷道會有不同程度的下沉。特別在構(gòu)造段，頂板下沉量會非常明顯，又因下一回采面回采時的采動影響，頂板二次下沉的同時會出現(xiàn)不同程度的底鼓現(xiàn)象。兩次疊加，頂?shù)装逡平孔畲罂蛇_(dá)500 mm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的頂?shù)装逡平坑^測儀的量程，導(dǎo)致觀測儀變形損壞，數(shù)據(jù)失真。為解決這一問題，鹿臺山煤業(yè)自制了一種頂?shù)装逡平坑^測裝置。

2 頂?shù)装逡平坑^測裝置的構(gòu)成及工作原理

2.1 頂?shù)装逡平坑^測裝置組成

頂?shù)装逡平坑^測裝置主要由內(nèi)套管、外套管、彈簧、刻度表、刻度指針及調(diào)節(jié)螺栓組成，見圖1。內(nèi)、外套管是由無縫鋼管加工而成。內(nèi)套管直徑為45 mm，長度2 000 mm，一頭封堵。外套管直徑為50 mm，長度為2 000 mm的無縫鋼管，下半段設(shè)有間隔50 mm的直徑為12 mm的孔，用于調(diào)節(jié)桿體長度及彈簧行程。彈簧直徑為40 mm，長度400 mm，刻度指針固定在內(nèi)套管上，刻度貼在外套管上。

2.2 頂?shù)装逡平坑^測裝置的安裝

安裝前將外套管固定的位置落到實底上。安裝時，先測量頂?shù)装逯g的距離，計算觀測裝置的安裝長度，將調(diào)節(jié)螺栓穿入調(diào)節(jié)孔內(nèi)，再將彈簧裝入外套管，同時將內(nèi)套管裝入，內(nèi)套管上口套在外露的頂錨桿上，必要時調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓位置，最終使彈簧稍有壓力。然后將刻度表粘貼在外套管的上部，刻度指針固定在內(nèi)套管上，最后調(diào)整桿體，使桿體垂直于頂?shù)装逯g，調(diào)整刻度指針與刻度表0位對齊。

圖1 頂?shù)装逡平坑^測裝置示意圖

2.3 頂?shù)装逡平坑^測裝置的工作原理

當(dāng)頂?shù)装灏l(fā)生相對位移時，迫使內(nèi)套管與外套管相對移動，同時刻度指針下移，形成讀數(shù)。彈簧受力支撐內(nèi)套管，使內(nèi)套管始終頂在頂錨桿上，實時監(jiān)測頂?shù)装逡平?。頂?shù)装逡平砍^彈簧行程時，可根據(jù)外套管調(diào)節(jié)孔下調(diào)彈簧行程，繼續(xù)讀數(shù)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

鹿臺山煤業(yè)2203軌道順槽采用切頂卸壓沿空留巷工藝施工，設(shè)計巷道高度2.8 m，要求留巷后高度不得小于2.3 m。目前1 300余米巷道已施工完成，施工過程中每隔50 m安裝了一組頂?shù)装逡平坑^測裝置，觀測到的數(shù)據(jù)最大到560 mm。為了驗證觀測裝置的測量準(zhǔn)確性，在安裝地點同時進行十字觀測法觀測。通過數(shù)據(jù)對比，得出自制的頂?shù)装逡平坑^測裝置的觀測精度完全滿足觀測要求。自安裝以來，沒有一組設(shè)備因變形等原因損壞，強度滿足要求。

4 頂?shù)装逡平坑^測裝置的優(yōu)缺點

4.1 優(yōu)點

1）結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，造價低廉。該裝置主要材料為鋼管和彈簧，市場上很容易采購，而且價格低廉。制作簡單，不需要大型的加工設(shè)備，本單位的機修車間完全可以制作。

2）量程大，可以調(diào)節(jié)。該裝置的量程取決于彈簧的伸縮量，理論上加長彈簧長度就可以增加量程。本裝置選用的彈簧伸縮量為300 mm，量程即為300 mm。外套管下半部間隔50 mm設(shè)有調(diào)節(jié)孔，當(dāng)下沉量達(dá)到滿量程時，可以調(diào)節(jié)螺栓位置來增加量程，方便快捷。

3）安裝方便，維護量小。安裝時只需套好內(nèi)外套管，調(diào)節(jié)好彈簧即可，不需要專用工具。由于采用無縫鋼管加工而成，強度大，幾乎無需維護。

4.2 缺點

1）外套管存在鉆底現(xiàn)象，影響數(shù)據(jù)觀測結(jié)果。在安裝時，由于巷道底板為泥巖，遇水后變軟，存在鉆底現(xiàn)象。需要對外套管底部進行改造，增大受力面積，避免因鉆底導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。

2）不能單獨反映頂板下沉量或底板鼓起量。該裝置只能反映頂板下沉與底板鼓起的相加量，不能單獨反映其中一個變量，需要進行進一步設(shè)計。

5 結(jié)語

鹿臺山煤業(yè)自制的這種頂?shù)装逡平坑^測裝置，根據(jù)頂板下沉（底板鼓起）的相對位移，利用兩根鋼管分別固定指針和刻度來指示移近量，并通過彈簧的彈力保持內(nèi)外套管對頂?shù)装宓闹?，可以持續(xù)地對移近量進行監(jiān)測。經(jīng)過在鹿臺山煤業(yè)2203軌道順槽試驗，該裝置完全滿足要求。