崔计平

（山西煤炭进出口集团鹿台山煤业有限公司，山西 晋城 048200）

1 鹿台山煤业概述

山西煤炭进出口集团鹿台山煤业设计生产能力60万t/a，为了解决回采工作面上隅角瓦斯、衔接紧张等问题，在回采工作面轨道顺槽采用切顶卸压沿空留巷工艺，巷道成型效果良好，留巷工艺大获成功。在实际施工过程中也存在一些问题。由于沿空留巷工艺的特点，成巷段的巷道会有不同程度的下沉。特别在构造段，顶板下沉量会非常明显，又因下一回采面回采时的采动影响，顶板二次下沉的同时会出现不同程度的底鼓现象。两次叠加，顶底板移近量最大可达500 mm以上，远远超出现有的顶底板移近量观测仪的量程，导致观测仪变形损坏，数据失真。为解决这一问题，鹿台山煤业自制了一种顶底板移近量观测装置。

2 顶底板移近量观测装置的构成及工作原理

2.1 顶底板移近量观测装置组成

顶底板移近量观测装置主要由内套管、外套管、弹簧、刻度表、刻度指针及调节螺栓组成，见图1。内、外套管是由无缝钢管加工而成。内套管直径为45 mm，长度2 000 mm，一头封堵。外套管直径为50 mm，长度为2 000 mm的无缝钢管，下半段设有间隔50 mm的直径为12 mm的孔，用于调节杆体长度及弹簧行程。弹簧直径为40 mm，长度400 mm，刻度指针固定在内套管上，刻度贴在外套管上。

2.2 顶底板移近量观测装置的安装

安装前将外套管固定的位置落到实底上。安装时，先测量顶底板之间的距离，计算观测装置的安装长度，将调节螺栓穿入调节孔内，再将弹簧装入外套管，同时将内套管装入，内套管上口套在外露的顶锚杆上，必要时调整调节螺栓位置，最终使弹簧稍有压力。然后将刻度表粘贴在外套管的上部，刻度指针固定在内套管上，最后调整杆体，使杆体垂直于顶底板之间，调整刻度指针与刻度表0位对齐。

图1 顶底板移近量观测装置示意图

2.3 顶底板移近量观测装置的工作原理

当顶底板发生相对位移时，迫使内套管与外套管相对移动，同时刻度指针下移，形成读数。弹簧受力支撑内套管，使内套管始终顶在顶锚杆上，实时监测顶底板移近量。顶底板移近量超过弹簧行程时，可根据外套管调节孔下调弹簧行程，继续读数。

3 现场应用

鹿台山煤业2203轨道顺槽采用切顶卸压沿空留巷工艺施工，设计巷道高度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，施工过程中每隔50 m安装了一组顶底板移近量观测装置，观测到的数据最大到560 mm。为了验证观测装置的测量准确性，在安装地点同时进行十字观测法观测。通过数据对比，得出自制的顶底板移近量观测装置的观测精度完全满足观测要求。自安装以来，没有一组设备因变形等原因损坏，强度满足要求。

4 顶底板移近量观测装置的优缺点

4.1 优点

1）结构简单，制作方便，造价低廉。该装置主要材料为钢管和弹簧，市场上很容易采购，而且价格低廉。制作简单，不需要大型的加工设备，本单位的机修车间完全可以制作。

2）量程大，可以调节。该装置的量程取决于弹簧的伸缩量，理论上加长弹簧长度就可以增加量程。本装置选用的弹簧伸缩量为300 mm，量程即为300 mm。外套管下半部间隔50 mm设有调节孔，当下沉量达到满量程时，可以调节螺栓位置来增加量程，方便快捷。

3）安装方便，维护量小。安装时只需套好内外套管，调节好弹簧即可，不需要专用工具。由于采用无缝钢管加工而成，强度大，几乎无需维护。

4.2 缺点

1）外套管存在钻底现象，影响数据观测结果。在安装时，由于巷道底板为泥岩，遇水后变软，存在钻底现象。需要对外套管底部进行改造，增大受力面积，避免因钻底导致数据失真。

2）不能单独反映顶板下沉量或底板鼓起量。该装置只能反映顶板下沉与底板鼓起的相加量，不能单独反映其中一个变量，需要进行进一步设计。

5 结语

鹿台山煤业自制的这种顶底板移近量观测装置，根据顶板下沉（底板鼓起）的相对位移，利用两根钢管分别固定指针和刻度来指示移近量，并通过弹簧的弹力保持内外套管对顶底板的支撑，可以持续地对移近量进行监测。经过在鹿台山煤业2203轨道顺槽试验，该装置完全满足要求。