CN103673982B - 一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置及方法，属于煤矿、金属矿山监测设备领域。因浅埋煤层埋藏浅，煤层开采后，控制上覆岩层运动的岩层只是其中的关键层，无需对每一个岩层进行监测，故发明一套装置及监测方法可以同时对多个岩层进行运动监测，该装置包括梯状压缩器、压力传感器、转换器和数据采集器。梯状压缩器与压力传感器连接，压缩器受上覆岩层下沉运动内杆向下移动，油压升高，压力传感器产生信号；压力传感器与转换器相接，转换器将压力信号转化成数据信号；数据采集器与转换器相连，采集转换器转化出来的数据。本发明通过数据采集、数据传输、数据处理实现了对浅埋煤层上覆岩层运动的实时监测，可以直观表现覆岩运动变形。

Description

一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置及方法
技术领域
本发明属于煤矿、金属矿山监测设备及方法领域，具体涉及一种对浅埋煤层开采后其上覆关键岩层运动下沉进行监测的装置及方法。
背景技术
浅埋煤层埋深小，煤层开采后，控制岩层运动的并不是所有的岩层，而只是厚度大、强度高的岩层。现有技术中主要利用GPS-RTK联合水准仪测量和地表沉陷预计软件计算获得地表下沉、变形值，但是这些方法无法得知关键岩层每时每刻的运动情况，如下沉速度、下沉时间、断裂时间等。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置及方法。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置，包括梯形压缩器、压力传感器、转换器和数据采集器，梯形压缩器与压力传感器相连接，压力传感器与转换器相连接，转换器与数据采集器相连接；所述梯形压缩器包括内测量杆、内油压筒体、外测量杆和外油压筒体，内测量杆的一端连接内油压筒体，外测量杆的一端连接外油压筒体，内油压筒体和外油压筒体的底端均设置有应变片，压力传感器与应变片相连接。
优选的，所述外测量杆和外油压筒体分别套在内测量杆和内油压筒体外侧，且外测量杆和外油压筒体、内测量杆和内油压筒体相互独立；所述内测量杆直径为30mm、内油压筒体直径为55mm，所述外测量杆直径为80mm、外油压筒体直径为95mm。
优选的，在内测量杆的端部连接有内加长杆，在外测量杆的端部连接有外加长杆，所述内加长杆的直径为20mm、外加长杆的直径为70mm。
优选的，在内油压筒体和外油压筒体的端部均设置有底座，在底座上设置有出线口，所述压力传感器通过信号线与转化器连接，所述信号线从出线口穿过。
一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测方法，包括以下步骤：
（1）根据浅埋煤层岩心柱状图及地质条件选取第一关键岩层、第二关键岩层及其上测点；
（2）在第一关键岩层的测点钻取直径为87mm的内测量孔，在第二关键岩层的测点钻取直径为115mm的外测量孔，内测量孔与外测量孔相通；
（3）在破碎岩层段加附套筒或注浆完成内测量孔、外测量孔保护；
（4）在内、外测量孔对应煤层底板固定梯形压缩器，内测量杆插入内测量孔，外测量杆插入外测量孔，内测量杆和外测量杆上端分别与第一关键层、第二关键层紧密接触，内油压筒体和外油压筒体的两个端部均固定在煤层底板上；
（5）梯形压缩器的应变片与压力传感器相连接，梯形压缩器受上覆岩层下沉运动，内、外测量杆向下移动，内、外油压筒体内油压升高，分别通过应变片将信号传递至第一压力传感器与第二压力传感器；第一压力传感器与第二压力传感器通过信号线连接至转换器，转换器将压力信号转化成数据信号；数据采集器与转换器相连，采集转换器转化出来的数据。
本发明的有益技术效果是：
本发明提出了一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置及方法，利用梯形压缩器实现对浅埋煤层两个关键岩层运动进行监测，并以电信号的形式进行采集。本发明可以直观表现覆岩运动变形，对岩层控制研究具有一定的指导意义。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置的结构示意图；
图2为本发明浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置中梯形压缩器的结构示意图；
图中，1、梯形压缩器，11、内测量杆，12、外测量杆，13、内围筒，14、外围筒，15、底座，16、出线口，2、内测量孔，3、外测量孔，4、压力传感器，5、转换器，6、数据采集器，7、信号线。
具体实施方式
本发明提出了一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置及方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
结合图1、图2所示，本发明在线监测装置包括梯形压缩器1、压力传感器4、转换器5、数据采集器6和信号线7。梯形压缩器1包括内测量杆11、外测量杆12、内围筒13、外围筒14，所述内、外围筒体底端设置有压力传感器，内、外围筒上端连接内、外测量杆，内、外测量杆可以通过加长杆加长，内围筒和内测量杆、外围筒和外测量杆是独立的。梯状压缩器1与压力传感器4连接，梯状压缩器1受上覆岩层下沉运动内测量杆11、外测量杆12向下移动，油压升高，两个压力传感器4产生信号。压力传感器4与转换器5相接，转换器5将压力信号转化成数据信号。数据采集器6与转换器5相连，采集转换器转化出来的数据。
本发明在线监测方法包括以下步骤：
如图1所示，根据浅埋煤层岩心柱状图及地质条件选取测点、第一关键岩层、第二关键岩层。分别垂直钻取Φ87mm（内测量孔2）、Φ115mm（外测量孔3）钻孔至第一关键岩层、第二关键岩层。在破碎岩层段加附套筒或注浆完成钻孔保护。在钻孔对应煤层底板固定梯形压缩器。压力传感器通过信号线连接至转换器。信号经信号线由转换器输入数据采集器。
应当理解的是，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置，其特征在于：包括梯形压缩器、压力传感器、转换器和数据采集器，梯形压缩器与压力传感器相连接，压力传感器与转换器相连接，转换器与数据采集器相连接；所述梯形压缩器包括内测量杆、内油压筒体、外测量杆和外油压筒体，内测量杆的一端连接内油压筒体，外测量杆的一端连接外油压筒体，内油压筒体和外油压筒体的底端均设置有应变片，压力传感器与应变片相连接；所述外测量杆和外油压筒体分别套在内测量杆和内油压筒体外侧，且外测量杆和外油压筒体、内测量杆和内油压筒体相互独立；所述内测量杆直径为30mm、内油压筒体直径为55mm，所述外测量杆直径为80mm、外油压筒体直径为95mm。
2.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置，其特征在于：在内测量杆的端部连接有内加长杆，在外测量杆的端部连接有外加长杆，所述内加长杆的直径为20mm、外加长杆的直径为70mm。
3.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测装置，其特征在于：在内油压筒体和外油压筒体的端部均设置有底座，在底座上设置有出线口，所述压力传感器通过信号线与转换器连接，所述信号线从出线口穿过。
4.一种浅埋煤层开采覆岩运动在线监测方法，采用如权利要求1所述的装置，其特征在于包括以下步骤：
(1)根据浅埋煤层岩心柱状图及地质条件选取第一关键岩层、第二关键岩层及其上测点；
(2)在第一关键岩层的测点钻取直径为87mm的内测量孔，在第二关键岩层的测点钻取直径为115mm的外测量孔，内测量孔与外测量孔相通；
(3)在破碎岩层段加附套筒或注浆完成内测量孔、外测量孔保护；
(4)在内、外测量孔对应煤层底板固定梯形压缩器，内测量杆插入内测量孔，外测量杆插入外测量孔，内测量杆和外测量杆上端分别与第一关键岩层、第二关键岩层紧密接触，内油压筒体和外油压筒体的两个端部均固定在煤层底板上；
(5)梯形压缩器的应变片与压力传感器相连接，梯形压缩器受上覆岩层下沉运动，内、外测量杆向下移动，内、外油压筒体内油压升高，压力传感器的数量为两个，分别为第一压力传感器和第二压力传感器，分别通过应变片将信号传递至第一压力传感器与第二压力传感器；第一压力传感器与第二压力传感器通过信号线连接至转换器，转换器将压力信号转化成数据信号；数据采集器与转换器相连，采集转换器转化出来的数据。
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