CN104863636B - 新型矿山深孔监测传感器组合布设装置 - Google Patents

新型矿山深孔监测传感器组合布设装置 Download PDF

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    • E21F17/00Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18Special adaptations of signalling or alarm devices

Abstract

本发明公开了一种新型矿山深孔监测传感器组合布设装置,包括一个托盘,所述的托盘下部连接镀锌套管,托盘的上部连接一个用于固定传感器和封闭钻孔封孔器,在所述的封孔器的上部从下向上依次设置多个传感器,其各个传感器之间通过连接件上下串联。本发明能够实现一次成套安装传感器且实现传感器固定至设计位置的新型矿山深孔监测传感器组合布设装置,适用于钻孔孔径75mm深孔传感器埋设工程,可根据不同钻孔孔径调节封孔器型号及托盘、橡胶花管尺寸。

Description

新型矿山深孔监测传感器组合布设装置
技术领域
[0001] 本发明涉及岩土与矿山工程新型传感器组合布设装置技术领域,尤其是一种深孔 传感器串接组合固定安装工艺。
背景技术
[0002] 在岩土、隧道、水利、矿山开采过程中,复杂水文地质条件下地下工程建设及生产 期间,经常会遭遇突涌水、塌方等地质灾害,尤其突涌水对安全生产威胁最为严重,给国家 和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。我国许多煤田水文地质条件十分复杂,煤层 开采过程中受到多种水体的威胁,尤其是近几年来随着矿井开采水平的不断延伸,开采深 度与开采强度不断加大,深部开采受承压水威胁日益严重,突水类型变得更加复杂,水害问 题更加突出。
[0003] 采动影响条件下工作面突水的过程是一个复杂、非平衡、非线性的演化过程,因 此,开展采动影响条件下深孔围岩稳定性监测、裂隙发育监测综合监测手段,直观了解地下 水运移路径将有助于深化对矿井突水现象、机理的认识,为突水机理研究及防治水工作具 有积极的借鉴意义。然而现有监测技术及手段主要针对巷道浅部围岩进行监测,主要存在 如下缺点:(1)无法满足深孔大范围裂隙展布规律监测,无法直观了解采动影响条件下地下 水水温、水压、运移路径变化规律;(2)浅部传感器埋设方法较简单,传感器可分别埋设在设 计位置,不存在施工困难,对深孔传感器埋设没有借鉴作用;(3)顶板孔传感器安装过程中 传感器易滑落且封孔困难,封孔时存在封闭传感器危险,以致达不到监测目的。
[0004] 针对上述浅部围岩监测传感器布设存在问题,根据每个测点不同传感器尺寸特点 进行设计连接成套,拟发明一种新型矿山深孔监测传感器组合布设装置。
发明内容
[0005]本发明的目的是为了解决深孔传感器安装难题,发明一种适用于传感器深孔安 装、能够实现一次成套安装传感器且实现传感器固定至设计位置的新型矿山深孔监测传感 器组合布设装置,适用于钻孔孔径75mm深孔传感器埋设工程,可根据不同钻孔孔径调节封 孔器型号及托盘、橡胶花管尺寸。
[0006] 本发明采用的技术方案如下:
[0007] 新型矿山深孔监测传感器组合布设装置,包括一个托盘,所述的托盘下部连接镀 锌套管,托盘的上部连接一个用于固定传感器和封闭钻孔的封孔器,在所述的封孔器的上 部从下向上依次设置多个传感器,其各个传感器之间通过连接件上下串联。
[0008]所述的镀锌套管包括多节,每节镀锌套管两端有螺纹,套管间通过螺母串联,镀锌 套管起到保护传感器光缆及放入监测传感器目的。
[0009]所述的托盘,为直径60mm,厚度为10mm,其中心开挖直径20mm的圆孔,同时在托盘 外圈与圆孔之间的部分开挖宽度为6ram的长条,用于光缆穿过,
[0010]所述的托盘底部和镀锌套管焊接一起。
[0011]所述的封口器上从下向上依次安装渗压传感器、应力传感器和位移传感器;
[0012]渗压传感器,监测采动过程中深孔不同区段水压变化;
[0013]应力传感器,监测采动过程中深孔不同区段钻孔应力变化;
[00M]位移传感器,监测采动过程中深孔不同区段相对位移量。
[0015]所述的渗压传感器与应力传感器之间通过第一钢管连接,渗压传感器与应力传感 器分别监测采动过程中深孔不同区段矿压变化。 '
[0016]所述的应力传感器与位移传感器之间通过第二钢管连接。
[0017]所述的渗压传感器、应力传感器、第一钢管以及第二钢管的外部套装有橡胶花管, 且传感器钢管与橡胶花管之间形成的间隙采用砂子充实,起到固定传感器作用,同时增加 连接装置的抗折强度,增加埋设传感器的可靠性。
[0018]所述的第一钢管、第二钢管包括套装在一起的外部钢管和内部钢管,且在内部钢 管壁上开设有供传感器连接线穿过的开口。
[0019]所述的内部钢管的外圈和外部钢管的内圈焊接在一起。
[0020]所述的镀锌套管的外径20mm,内径lemm,通过镀锌套管下端有螺纹连接下一节镀 锌套管。
[0021] 所述的托盘上部连接外径60mm,长500mm的ZF-A45封孔器,起到固定传感器、封闭 钻孔目的。
[0022]封孔器上部连接传感器,传感器之间采用加工好的钢管串联,传感器外侧包住橡 胶花管,橡胶花管不影响传感器监测水压、地应力变化,同时在安装过程中起到保护传感器 的目的。
[0023]本发明的有益效果如下:
[0024] 1、托盘下部连接镀锌套管保护光缆,工作面回采过程中对深孔内光缆具有较好的 保护作用,确保传感器监测数据安全输送,同时沿钻孔通过调节镀锌套管的长度将传感器 布设在设计位置;
[0025] 2、托盘上部连接型号为ZF-A45封孔器,当传感器布设至设计位置,通过封孔器胶 囊膨胀,起到固定传感器及分段封闭钻孔目的,避免后续注浆封钻工作封闭传感器,影响传 感器监测工作;
[0026] 3、传感器之间通过钢管串联组合,传感器外侧采用橡胶花管保护,不同传感器通 过以上形式组合成一个整体,与传感器分别布设相比,传感器串联组合布置避免传感器分 别布置之间的相互影响,提高了传感器布设效率,实现多个传感器对同一测点精确布置。
附图说明
[0027]图1为传感器串联方式剖面图;
[0028]图2为托盘尺寸示意图;
[0029]图3为连接传感器钢管三维图;
[0030]图4为连接传感器钢管俯视图。
[0031]图中:1镀锌套管,2托盘,3螺帽,4封孔器,5橡胶花管,6渗压传感器,71#钢管,8应 力传感器,92#钢管,10砂子,11位移传感器,12位移计杆体,13为传感器1#钢管外部钢管部 分;14为1#钢管内部钢管部分,15为内部钢管开口。
具体实施方式
[0032]结合附图详细叙述本发明传感器组合串联方式,如图i、图2、图3、图4所示:
[0033]深孔监测传感器组合布设装置,包括一个托盘2,托盘2的直径为60mm,厚度为 10mm,托盘2下部连接外径20mm,内径l6mm键锌套管1,通过锻锌套管丨下端有螺纹连接下一 节镀锌套管,镀锌套管1起到保护传感器光缆及放入监测传感器目的,托盘2上部连接外径 60mm,长500mm的ZF-A45封孔器4,起到固定传感器、封闭钻孔目的,封孔器4上部连接传感 器,传感器之间采用加工好的钢管串联,传感器外侧包住橡胶花管5,橡胶花管5不影响传^ 器监测水压、地应力变化,同时在安装过程中起到保护传感器的目的。
[0034]镀锌套管1包括多节,每节l.5m,每节镀锌套管1两端有螺纹,套管间通过螺母串 联;托盘2,中心开挖直径20mm的圆环,同时开挖宽度为6mm的长条,方便穿光缆,托盘底部和 镀锌套管焊接一起;
[0035]螺帽3,螺帽一端与托盘焊接,另一端与镀锌套管丨连接;
[0036]封孔器4为ZF-A45封孔器,封孔器4底部与托盘2连接;
[0037] 渗压传感器6,与封孔器4连接,监测采动过程中深孔不同区段水压变化;
[0038] 1#钢管7,钢管由内部钢管和外部钢管组成,内部钢管外径为20mm,外部钢管内径 为20_,外部钢管两端分别开有小口,内部钢管与外部钢管套焊接在一起;
[0039] 渗压传感器6与应力传感器8分别连接1#钢管7顶部与底部,1#钢管7起到串联并固 定渗压传感器6与应力传感器8作用,渗压传感器6监测采动过程中深孔不同区段水压变化, 应力传感器8监测采动过程中深孔不同区段钻孔应力变化;
[0040] 2#钢管9,尺寸与功能与1#钢管7相同;
[0041] 橡胶花管5包裹住渗压传感器6、1#钢管7、应力传感器8、2#钢管9,中间采用砂子10 充实,起到固定传感器作用,同时增加连接装置的抗折强度,增加埋设传感器的可靠性; [0042] 位移传感器11,底部与2#钢管9连接;
[0043] 位移计杆体12,监测采动过程中深孔不同区段相对位移量;
[0044] 1#钢管外部钢管部分;内部钢管部分14和外部钢管部分I3,外部钢管部分与内部 钢管部分14套装焊接一起;在内部钢管部分14上设有内部钢管开口 15,传感器连接光缆从 内部钢管开口 15引出。
[0045]上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范 围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.新型矿山深孔监测传感器组合布设装置,其特征在于:包括一个托盘,所述的托盘下 部连接镀锌套管,托盘的上部连接一个用于固定传感器和封闭钻孔的封孔器,在所述的封 孔器的上部从下向上依次设置多个传感器,其各个传感器之间通过连接件上、下串联; 所述的镀锌套管包括多节,每节镀锌套管两端有螺纹,套管间通过螺母串联; 所述的封口器上从下向上依次安装渗压传感器、应力传感器和位移传感器; 所述的渗压传感器监测采动过程中深孔不同区段水压变化,应力传感器监测采动过程 中深孔不同区段钻孔应力变化;位移传感器,监测采动过程中深孔不同区段相对位移量; 所述的应力传感器与位移传感器之间通过第二钢管连接; 所述的渗压传感器与应力传感器之间通过第一钢管连接; 所述的渗压传感器、应力传感器、第一钢管以及第二钢管的外部套装有橡胶花管,且传 感器钢管与橡胶花管之间形成的间隙采用砂子充实; 所述的第一钢管、第二钢管包括套装在一起的外部钢管和内部钢管,且在内部钢管壁 上开设有供传感器连接线穿过的开口;所述的内部钢管的外圈和外部钢管的内圈焊接在一 起; 所述的托盘,直径为60mm,厚度为l〇mm,其中心开挖直径2〇mm的圆孔,同时在托盘外圈 与圆孔之间的部分开挖宽度为6mm用于光缆穿过的长条。
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