CN103993911A - 综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪 - Google Patents
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Abstract
一种综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，由监测仪底座、多级伸缩杆和底盘组成。监测仪底座由底座缸体、弹簧、传输电缆、光栅位移计和导杆组成。底座缸体内设置位移计支座、保护接口、弹簧支座和量程限制板。光栅位移计含芯片。底座缸体由螺丝固定在底盘上。弹簧安置在弹簧支座的卡槽内，光栅位移计安置在位移计支座的卡槽内，导杆直接连接在光栅位移计上，导杆和光栅位移计套在弹簧内，传输电缆与芯片连接；多级伸缩杆由一级杆、二级杆和三级杆组成，一级杆安装在底座缸体内，直接接触导杆上的量程限制板。二级杆通过紧固螺栓固定在一级杆的安装槽内，三级杆和二级杆用固定螺栓固定。该装置能直接准确监测顶板动态下沉量，结构巧妙、使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，尤其适用于充填采煤的采空区内检测顶板下沉量的工作面。
背景技术
在充填采煤中，液压支架后的夯实机构对充填物料的平均夯实力为2MPa，可以使充填物料初步达到密实。由于采空区内用固体物料密实充填，其它设备无法测量采空区密实充填物料上方顶板的下沉量。而充填采煤采空区的顶板下沉量对上覆岩层破坏规律和地表下沉情况有直接的影响，所以测量充填采空区顶板的下沉量至关重要，也是现场急待解决的问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种综合机械化充填采煤采空区顶板动态变化监测仪。
技术方案：本发明的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测装置，包括底盘、设在底盘上的位移计支座，位移计支座上设有底座缸体，底座缸体上设有多级伸缩杆，底座缸体内设有弹簧支座和插装在弹簧支座内的光栅位移计，光栅位移计上连有导杆，导杆与光栅位移计上套装有弹簧，弹簧的底部设在弹簧支座的卡槽内，导杆上设有固定在底座缸体内的上下量程限制板，所述的光栅位移计下部设有芯片，芯片上连有穿过保护接口伸出位移计支座的传输电缆；所述芯片内的光路系统将电脉冲通过放大、整形、辨向和计数系统转换成数字信号输出，直接显示位移量；
所述的多级伸缩杆包括一级杆、二级杆和三级杆，二级杆套装在一级杆内，三级杆套装在二级杆内，分别由固定螺栓和紧固螺栓定位，一级杆套装在底座缸体内，穿过导杆，一级杆的下端面与导杆上的上量程限制板相接触；底座缸体的入口处设有密封圈；所述的三级杆上设有多个限位固定孔，二级杆上部设有与限位固定孔相配合的固定螺栓孔，并用固定螺栓固定。
所述的弹簧的外径为b mm，120≤b≤130，传输电缆的外径为15mm。
所述的底座缸体的内外径分别为b+1mm、b+11mm，一级杆的直径为b mm，光栅位移计的直径为b-17mm。
所述的光栅位移计包括标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分，标尺光栅相对于指示光栅移动时，形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹；叠栅条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上形成电脉冲。
所述的光栅位移计的监测频率为10min/次，最大量程为1500mm。
所述的弹簧为轻荷重弹簧，最大载荷为100kg。
所述的多个限位固定孔之间的间距为100mm。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可用于充填采煤采空区密实充填物料上方顶板下沉量的检测；整个装置掩埋于需要测量的密实充填物料中，直接接触采空区顶底板。装置主要由监测仪底座、多级伸缩杆和底盘组成，多级伸缩杆包括一级杆、二级杆和三级杆，其主要作用是将顶板下沉量传递给下方的光栅位移计。监测仪底座包括底座缸体、弹簧、传输电缆、光栅位移计和导杆，光栅位移计用于接收位移传递杆传递的顶板下沉量，并将此位移矢量转换成数字信号输出。弹簧保证不会因为位移传递杆的自重而下沉。传输电缆连接光栅位移计和数据采集工作站，将光栅位移计输出的数字信号输送给数据采集工作站。底盘可以固定综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪并且保证综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪不会倾倒和因为底板破碎而下沉，影响测量结果。本发明很好的解决了充填采煤采空区密实充填物料上方顶板下沉的测量问题，降低了测量难度，测量的数据准确，经实验证明了充填采煤技术的应用效果。其结构简单，成本低，应用方单，测量准确，具有广泛的推广性。
附图说明
图1是本发明的最大量程整体结构外形示意图；
图2是本发明的最大量程纵截面结构示意图；
图3是本发明的最小量程整体外形结构示意图；
图4是本发明的最小量程纵截面结构示意图；
图5是本发明的二级位移传递杆纵截面结构示意图；
图6是本发明的一级位移传递杆纵截面结构示意图；
图7是本发明监测底座纵截面结构示意图；
图8是本发明底盘俯视结构图；
图中：1-限位固定孔，2-固定螺栓，3-安装空槽，4-一级杆，5-底座缸体，6-弹簧，7-导杆，8-弹簧支座，9-位移计支座，10-底盘固定螺栓，11-保护接口，12-底盘，13-传输电缆，14-芯片，15一光栅位移计，16-下量程限制板，17-上量程限制板，18-密封圈，19-紧固螺栓，20-二级杆，21-三级杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
图1所示，本发明的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，主要由监测组件和多级伸缩杆构成；监测组件包括底盘12、设在底盘12上的位移计支座9，位移计支座9上设有底座缸体5，底座缸体5上设有多级伸缩杆，底座缸体5内设有弹簧支座8和插装在弹簧支座8内的光栅位移计15，所述的光栅位移计15包括标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分，标尺光栅相对于指示光栅移动时，形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹；叠栅条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上形成电脉冲。光栅位移计15上连有导杆7，导杆7与光栅位移计15上套装有弹簧6，所述的弹簧6的外径为b mm，120≤b≤130，传输电缆的外径为15mm；弹簧6为轻荷重弹簧，最大载荷为100kg。弹簧6的底部设在弹簧支座8的卡槽内，导杆7上设有固定在底座缸体5内的上量程限制板17和下量程限制板16，下量程限制板16位于光栅位移计15的上部，上量程限制板17位于导杆7的项部；所述的光栅位移计15下部设有芯片14，芯片14上连有穿过保护接口11伸出位移计支座9的传输电缆13；所述芯片14内的光路系统将电脉冲通过放大、整形、辨向和计数系统转换成数字信号输出，直接显示位移量，所述的底座缸体5的内外径分别为b+1mm、b+11mm，一级杆4的直径为b mm，光栅位移计15的直径为b-17mm；所述的光栅位移计15的监测频率为10min/次，最大量程为1500mm。
所述的多级伸缩杆包括一级杆4、二级杆20和三级杆21，二级杆20套装在一级杆4内，三级杆21套装在二级杆20内，分别由固定螺栓2和紧固螺栓19定位，一级杆4套装在底座缸体5内，一级杆4的下端面与导杆7上的上量程限制板17相接触；底座缸体5的入口处设有密封圈18；所述的三级杆21上设有多个限位固定孔1，多个限位固定孔1之间的间距为100mm。二级杆20上部设有与限位固定孔1相配合的固定螺栓孔，并用固定螺栓固定。
综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪包括监测仪底座、位移传递杆和底盘12组成。监测仪底座由底座缸体5、弹簧6、传输电缆13、光栅位移计15和导杆7组成。底座缸体5从下到上依次设置位移计支座9、保护接口11、弹簧支座8和量程限制板16。光栅位移计15，光栅位移计15和光栅位移计15内的芯片14。弹簧6安置在弹簧支座8的卡槽内，光栅位移计15安置在位移计支座9的卡槽内，导杆7直接连接在光栅位移计15上，导杆7与光栅位移计15均套在弹簧6的内部，传输电缆13穿过保护接口11与光栅位移计15里面的芯片14连接。综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪出厂时，检测仪底座内各组成部分已安装完毕，监测仪底座和一级杆4通过密封圈18相连，同时密封圈18起到固定一级杆4的作用。将综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪的各个结构从下至上依次安装在需要检测的顶板下方，数据传输电缆13与预留在巷道内的数据收集工作站相连。安装时需保证综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪竖直，并与顶底板接触，再用充填物料将综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪掩埋，防止监测设备倾倒。设备安装完成后，当顶板下沉时，通过三级杆21、二级杆20、一级杆4和导杆7将下沉位移传至光栅位移计15。经过光栅位移计15内的标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统处理，将下沉位移将转变为数字信号通过传输电缆13传输至数据收集工作站，通过对数据收集工作站内的数据的分析来监测顶板的下沉。
安装综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪时只要保证设备不倾倒且与采空区顶底板接触良好，就可以直接、准确、直观的测出充填物料密实采空区顶板的下沉量，并数字化显示。
Claims (7)
1.一种综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：它包括底盘(12)、设在底盘(12)上的位移计支座(9)，位移计支座(9)上设有底座缸体(5)，底座缸体(5)上设有多级伸缩杆，底座缸体(5)内设有弹簧支座(8)和插装在弹簧支座(8)内的光栅位移计(15)，光栅位移计(15)上连有导杆(7)，导杆(7)与光栅位移计(15)上套装有弹簧(6)，弹簧(6)的底部设在弹簧支座(8)的卡槽内，导杆(7)上设有固定在底座缸体(5)内的上下量程限制板(17、16)，所述的光栅位移计(15)下部设有芯片(14)，芯片(14)上连有穿过保护接口(11)伸出位移计支座(9)的传输电缆(13)；所述芯片(14)内的光路系统将电脉冲通过放大、整形、辨向和计数系统转换成数字信号输出，直接显示位移量；
所述的多级伸缩杆包括一级杆(4)、二级杆(20)和三级杆(21)，二级杆(20)套装在一级杆(4)内，三级杆(21)套装在二级杆(20)内，分别由固定螺栓(2)和紧固螺栓(19)固定，一级杆(4)套装在底座缸体(5)内，一级杆(4)的下端面与导杆(7)上的上量程限制板(17)相接触；底座缸体(5)的入口处设有密封圈(18)；所述的三级杆(21)上设有多个限位固定孔(1)，二级杆(20)上部设有与限位固定孔(1)相配合的固定螺栓孔，并用固定螺栓(2)固定。
2.根据权利要求1所述的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：所述的弹簧(6)的外径为b mm，120≤b≤130，传输电缆(13)的外径为15mm。
3.根据权利要求1所述的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：所述的底座缸体(5)的内外径分别为b+1mm、b+11mm，一级杆(4)的直径为b mm，光栅位移计(15)的直径为b-17mm。
4.根据权利要求1所述的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：所述的光栅位移计(15)包括标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分，标尺光栅相对于指示光栅移动时，形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹；叠栅条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上形成电脉冲。
5.根据权利要求1或4所述的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：所述的光栅位移计(15)的监测频率为10min/次，最大量程为1500mm。
6.根据权利要求1所述的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：所述的弹簧(6)为轻荷重弹簧，最大载荷为100kg。
7.根据权利要求1所述的综合机械化充填采煤采空区顶板动态监测仪，其特征在于：所述的多个限位固定孔(1)之间的间距为100mm。
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