CN107741254A - 一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置 - Google Patents

Abstract

一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，包括埋设于开采工作面主断面内的沉陷观测墩，沉陷观测墩中心位置嵌设有竖直连接通道，沉陷观测墩内至少嵌设有三层水平连接通道，水平连接通道贯通到沉陷观测墩的侧面，水平连接通道垂直于竖直连接通道且与竖直连接通道连通，竖直连接通道的顶部与主水平连接通道连通，主水平连接通道伸出沉陷观测墩的位置上设置有与中央处理器连通的数据采集器；三层水平连接通道由上而下依次为第一层水平连接通道、第二层连接通道和第三层连接通道；三层水平连接通道外侧均设置有土壤水分传感器，土壤水分传感器上的数据线分别穿过对应的水平连接通道进入到竖直连接通道，最后经主水平连接通道与数据采集器连通。能够实现动态监测、在一定时间内的无人值守，并且达到多层次无损监测的效果。

Description

一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，尤其涉及开采过程地表的移动变形、土壤含水量等土地损伤主要特征的定点监测，实现一定时间内的无人值守。

背景技术

我国是煤炭资源的消耗大国，煤炭资源在我国一次性能源消费的比例高达70%左右，煤炭资源的开采，不可避免对土地资源造成不同程度的塌陷、损毁、压占，受损土地需经过土地复垦等措施，使之恢复至原有的状态和生产力水平。其中，土地的受损特征、受损程度以及分布规律，是选择复垦工艺和措施的最要依据。

由于各地区煤炭资源的赋存条件不同，开采过程中采取的开采工艺也不同，土地的受损特征也具有较为明显的差异性。如中东部高潜水地区的淮南、淮北矿区，井工开采后易形成季节性积水区或常年性积水区，积水掩盖了其他破坏特征，但这也是个渐进的过程，需要进行动态的监测；而在我国煤炭的主产区西部五省，井工开采后，会形成地表的塌陷，地裂缝的产生，由于松散层厚度以及土质的区别，这些表现形式也不尽相同，有的以塌陷为主要表现形式，而有的以地裂缝为主；部分区域还伴生水土流失，土壤质量的退化如含水量的减少等，因此这种土地损伤的监测也需要一定的手段获取。

目前，针对于煤炭资源的损毁规律的研究，主要集中在小尺度的现场监测、大尺度的遥感监测、以及基于力学模型的数值模拟以及相似材料模拟试验等手段。相比于其他研究手段，小尺度的现场监测更为精细，获取的数据更具有说服力。然而，煤炭开采是个持续的生产活动，通常一个工作面的开采周期在1年以上，这也就为现场监测带来一定的难题，加之土地损伤特征具有多重指标，诸如移动变形、土壤含水量的变化等，这需要投入大量的人力、时间去完成各项数据的获取。而以往的监测过程，多划定若干个时间节点去监测，造成数据间断性。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置及其施工方法，为土地损伤的监测提供一个新途径。可以进行开采过程地表的移动变形、土壤含水量等土地损伤主要特征的监测，与传统技术相比，沉陷观测墩不再单一的用于定位，而是能够实现多个指标的定点定向监测，能够实现动态监测、在一定时间内的无人值守，并且达到多层次无损监测的效果。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，包括埋设于开采工作面主断面内的沉陷观测墩，沉陷观测墩中心位置嵌设有竖直连接通道，竖直连接通道的底部贯通到沉陷观测墩底部，沉陷观测墩内至少嵌设有三层水平连接通道，水平连接通道贯通到沉陷观测墩的侧面，水平连接通道垂直于竖直连接通道且与竖直连接通道连通，竖直连接通道的顶部与主水平连接通道连通，主水平连接通道伸出沉陷观测墩的位置上设置有数据采集器；所述三层水平连接通道由上而下依次为第一层水平连接通道、第二层连接通道和第三层连接通道；沉陷观测墩侧面对应的第一层水平连接通道、第二层水平连接通道和第三层水平连接通道处均设置有土壤水分传感器，土壤水分传感器上的数据线分别穿过对应的水平连接通道进入到竖直连接通道，最后经主水平连接通道与数据采集器连通；在沉陷观测墩的顶部设置有控制点标志；数据采集器与中央处理器连接。

所述沉陷观测墩的顶设置有摄影云台，摄影云台中心与控制点标志在一条铅垂线上，在摄影云台上安置相机或高光谱成像仪；在沉陷观测墩的顶面上设置摄影参考线标识，第一摄影参考线以磁北方向为起始方向，其他摄影参考线以22.5°或45°的间隔，以控制点标志中心为中心呈辐射状设置；高光谱成像仪与中央处理器连接。

所述竖直连接通道的顶端距沉陷观测墩的顶面15-20cm；竖直连接通道的直径为8-10cm。

所述主水平连接通道的直径为8-10cm。

所述第一层水平连接通道包含3个孔径相同分别与沉陷观测墩的3个侧面水平贯通的连接通道，第一层水平连接通道的直径为3-5cm；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道均包含4个孔径相同分别与沉陷观测墩的4个侧面水平贯通的连接通道；第二层水平连接通道、第三层水平连接通道与第一层水平连接通道的距离分别为30-40cm、50-60cm；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道的直径均为3-5cm。

所述第一层水平连接通道与主水平连接通道在同一水平面上，所述第一层水平连接通道内的土壤水分传感器通过连接部件与该层的水平连接通道连接，土壤水分传感器的探头伸出连接部件外垂直插入土层里；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道内的土壤水分传感器的探针伸出对应层水平连接通道水平插入土层里。

所述连接部件包括圆直角型弯头管，圆直角型弯头管的两端均安装有伸缩套管，圆直角型弯头管一端的伸缩套管设置有与外螺纹，第一水平连接通道设置有与该外螺纹相配的内螺纹；圆直角型弯头管另一端的伸缩套管设置有与土壤水分传感器相配的螺纹。

所述土壤水分传感器外部设置有保护罩，土壤水分传感器的探针伸出到保护罩外面；第一层水平连接通道连接的土壤水分传感器的保护罩与圆直角型弯头管另一端的伸缩套管螺纹连接；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道内的土壤水分传感器的保护罩与对应的水平连接通道螺纹连接。

所述在沉陷观测墩的正下方设置有土应力计，土应力计的数据线穿过竖直连接通道及主水平连接通道与数据采集器电连接。

所述土应力计的两端为螺旋状弹簧结构，中间部位含有应力传感器系统，应力传感器系统套设于钢管内，在钢管上还连通有连通管，连通管所竖直连接通道连通，应力传感器系统的数据线穿过连通管，经竖直连接通道和主水平连接通道与数据采集器连接。

相对于现有技术，本发明有以下优点：

1）实现定点定向、多个指标的集成观测：传统监测过程中，地表移动变形和土壤含水量的监测研究多是单独进行的，二者之间的耦合监测现有报道，或者是基于地表移动变形定性分析的基础上，完成后者的监测工作，很少将二者在开采过程中进行共同处理。本发明不仅将沉陷观测墩作为地表移动变形的观测基点，而是将其作为一种水分传感器、土应力计的定位标志和连接载体，可以将开土壤含水量、土体应力变化等主要特征指标与地表移动变形结合起来，完成多个指标的集成观测；同时，还中尺度下研究开采沉陷对植被等生态要素的影响高光谱图像的拍摄提供方位基准。

2）实现动态监测、一定时间内的无人值守：以往的监测过程中，一般要制定监测的时间节点，会造成数据的某些时间的空白，而且需要监测人员必须到现场，才能完成监测工作。本发明通过高精度的传感器以及多通道数据采集器，结合工作面开采计划和日平均开采速度，通过设置数据采集的频次，进行动态持续监测，在一定时间内实现无人值守，进而实现数据在开采全过程的全覆盖。

3）实现监测过程中多层次的无损监测：以往的土壤含水量的测定多用烘干法，需要现场开挖剖面，而且每次采样都需要开挖一个新剖面，对土地原始状态有一定的破坏性，而且被开挖的剖面对下次的测量工作有一定的影响。本发明采用3个层次的高精度水分传感器，监测采动过程中土壤含水量的变化，精度上虽略低于烘干法，但通过同期数据的横向对比和不同时期的纵向对比，可以反映出开采沉陷对土壤含水量的影响规律；并且，这种监测手段是长期的、数据是连续的、工作方式是无损的。

附图说明

图1 本发明中土应力计结构与埋设示意图。

图2 本发明中沉陷观测墩的剖面图。

图3 本发明中连接部件结构示意图。

图4是本发明采动过程中沉陷观测墩的高程变化量分布图。

图5是本发明土应力计在采动过程中频率值变化量分布图。

图6是本发明三个水平连接通道对应的土壤水分传感器的监测值分布图。

具体实施方式

如图1-图3所示的一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，包括埋设于开采工作面主断面内的沉陷观测墩1，沉陷观测墩中心位置嵌设有竖直连接通道23，竖直连接通道的底部贯通到沉陷观测墩底部，沉陷观测墩内至少嵌设有三层水平连接通道，水平连接通道贯通到沉陷观测墩的侧面，水平连接通道垂直于竖直连接通道且与竖直连接通道连通，竖直连接通道的顶部与主水平连接通道22连通，主水平连接通道伸出沉陷观测墩的位置上设置有数据采集器27；所述三层水平连接通道由上而下依次为第一层水平连接通道24、第二层连接通道25和第三层连接通道26；沉陷观测墩侧面对应的第一层水平连接通道、第二层水平连接通道和第三层水平连接通道处均设置有土壤水分传感器，土壤水分传感器上的数据线分别穿过对应的水平连接通道进入到竖直连接通道，最后经主水平连接通道与数据采集器连通；在沉陷观测墩的顶部设置有控制点标志21；在沉陷观测墩的顶设置有摄影云台，摄影云台的控制点标志对中，使摄影云台与控制点标志在一条铅垂线上，在摄影云台上设置有高光谱成像仪；在沉陷观测墩的顶面上设置摄影参考线标识，第一摄影参考线以磁北方向为起始方向，其他摄影参考线以22.5°45°的间隔，以控制点标志中心为中心呈辐射状设置；高光谱成像仪和数据采集器均与中央处理器连接。

本发明优选的技术方案是：竖直连接通道的顶端距沉陷观测墩的顶面15-20cm；竖直连接通道的直径为8-10cm。主水平连接通道的走私为8-10cm。第一层水平连接通道包含3个孔径相同分别与沉陷观测墩的3个侧面水平贯通的连接通道，第一层水平连接通道的直径为3-5cm；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道均包含4个孔径相同分别与沉陷观测墩的4个侧面水平贯通的连接通道；第二层水平连接通道、第三层水平连接通道与第一层水平连接通道的距离分别为30-40cm、50-60cm；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道的直径均为3-5cm。第一层水平连接通道与主水平连接通道在同一水平面上。所述第一层水平连接通道内的土壤水分传感器通过连接部件与该层的水平连接通道连接，土壤水分传感器的探头伸出连接部件外垂直插入土层里；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道内的土壤水分传感器的探针伸出对应层水平连接通道水平插入土层里。所述连接部件包括圆直角型弯头管，圆直角型弯头管的两端均安装有伸缩套管，圆直角型弯头管一端的伸缩套管设置有与外螺纹，第一水平连接通道设置有与该外螺纹相配的内螺纹；圆直角型弯头管另一端的伸缩套管设置有与土壤水分传感器相配的螺纹。土壤水分传感器外部设置有保护罩，土壤水分传感器的探针伸出到保护罩外面；第一层水平连接通道连接的土壤水分传感器的保护罩与圆直角型弯头管另一端的伸缩套管螺纹连接；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道内的土壤水分传感器的保护罩与对应的水平连接通道螺纹连接。

考虑到监测成本与监测效果，并非所有深陷观测墩的下方均埋设土应力计，还应该结合工作面的开采工艺和地表原始地形地貌，在地形地貌起伏较大或变化明显处的沉陷观测墩的下方埋设土应力计，土应力计的数据线穿过竖直连接通道及主水平连接通道与数据采集器电连接。所述土应力计的两端为螺旋状弹簧结构11，中间部位含有应力传感器系统13，应力传感器系统套设于钢管13内，在钢管上还连通有连通管15，连通管所竖直连接通道连通，应力传感器系统的数据线14穿过连通管，经竖直连接通道和主水平连接通道与数据采集器连接。

优选的，应力计的埋设位置位于工作面内侧距开切眼0.25h～1.5h以及移动边界（预测的）两侧-0.5h～0.25h的沉陷观测墩的下方。所述土应力计与沉陷观测墩底部的距离为2-4m。

根据工况，可以在数据采集器附近设置有太阳能发电板，太阳能发电板与太阳能发电系统连接，太阳能发电系统与数据采集器连接。

一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能施工方法包括以下步骤：

a．开采之前，在工作面上方及外部地面上，沿工作面走向中心线和倾向方向线地面选出沉陷观测墩的埋设位置，间距15-40米，每个方向上沉陷观测墩的适宜个数为50-60个，最外侧的沉陷观测墩与开采边界的距离L应满足如下条件：（煤层的平均采深）。b．埋设沉陷观测墩，沉陷观测墩顶部中心安装控制点标志，设置摄影参考线标识，沉陷观测墩内设主水平连接通道、至少三层水平连接通道和竖直连接通道，至少三层水平连接通道均与竖直连接通道连通，竖直连接通道与主水平连接通道连通，主水平连接通道伸出沉陷观测墩与数据采集器连接，每层水平连接通道出口处均设置有土壤水分传感器，土壤水分传感器的探针插入该层对应的土层中；

c．安装多通道数据采集器，在主水平连接通道的出口处安装多通道数据采集器，土壤水分传感器的数据线穿过对应的水平连接通道经竖直连接通道和主水平连接通道与数据采集器连接；数据采集器与中央处理器连接。

d.部分沉陷观测墩的顶设置有摄影云台，摄影云台的控制点标志对中，使摄影云台与控制点标志在一条铅垂线上，在摄影云台上设置有高光谱成像仪，高光谱成像仪与中央处理器连接。

考虑到监测成本与监测效果，并非所有深陷观测墩的下方均埋设土应力计，还应该结合工作面的开采工艺和地表原始地形地貌，在地形地貌起伏较大或变化明显处的沉陷观测墩的下方埋设土应力计，即在上述步骤a与步骤b之间还添加步骤b-1，步骤b-1是埋设土应力计，即在埋设沉陷观测墩底部位置正下方2-4m埋设土应力计，土应力计埋设方向平行于工作面移动变形的主方向。

具体地操作安装过程如下：

第一步，选择沉陷观测墩的埋设位置。

根据工作面接续计划，在工作面开采之前，在下沉盆地的主断面上优选出沉陷观测墩的埋设位置，沿工作面的走向和倾向方向分别进行标记，标记范围应超出下沉盆地的移动边界；并随着埋深的增大而增大。以实施例中平均埋深200m为例，点间距优选为20m。在此基础上，结合工作面井上下对照图，在图上标记出预埋设位置，通过坐标转化，利用GPS-RTK技术，在工作面上方对应的地面上找到设计位置，并以小木桩进行标记。

第二步，埋设土应力计。

为实现定点监测，反映开采过程中土体的拉伸变形情况，土应力计应埋设于沉陷观测墩的正下方，且应该平行于工作面的移动变形的主方向，在优选的实施例中，土应力计埋设于工作面走向方向的沉陷观测墩的正下方。

考虑到监测成本与监测效果，并非所有沉陷观测墩的下方均埋设土应力计，还应该结合工作面的开采工艺和地表原始地形地貌。在优选实施例中，埋设位置位于工作面内侧距开切眼0.25h～1.5h以及移动边界（预测的）两侧-0.5h～0.25h的沉陷观测墩的下方，此外，地形地貌起伏较大或变化明显处的沉陷观测墩的下方也埋设土应力计。

如图1所示，土应力计两端为弹簧结构11，通过钢管12将二者连接，钢管中心安装应力传感器13，13的监测数据通过数据线14传输。由于开采过程中，土体会发生移动变形，在埋设过程中，为保证数据线在使用过程中不被拉断，数据线需柔性穿过铝管15，然后通过后期埋设的沉陷观测墩的竖直连接通道，最终与数据采集器相连。连接好后，开挖方槽，深度为3m，土应力计放置于方槽底部，平行于工作面走向方向16。在此基础上，回填方槽，至沉陷观测墩的埋设深度标准线。

第三步：埋设沉陷观测墩，安装土壤水分传感器。

将第一步中小木桩的位置处均开挖方槽，至预设的埋设深度，将沉陷观测墩放置其中；将第二步中埋设土应力计的方槽中也放置沉陷观测墩。沉陷观测墩为混凝土结构的四棱台，顶部中心安装有控制点标志，包含摄影参考线标识、连接通道以及螺栓接口等主要部件，作为其他构件的相互连接的载体。

如图2所示：21为控制点标志，22为主水平连接通道，23为竖直连接通道，24为第一层水平连接通道，25为第二层水平连接通道，26为第三层水平连接通道，27为数据采集器安置平台，28为螺栓接口。

①将数据线14穿过23，并通过22；

②回填至26底部以下3-5cm，将4个水分传感器水平插入与26等高且对照的土中，继续回填3-5cm，然后将数据线分别穿过26，交汇于23，并通过22；

③继续回填至25底部以下3-5cm，将4个水分传感器水平插入与25等高且对照的土中，继续回填3-5cm，然后将数据线分别穿过25，交汇于23，并通过22；

④继续回填，与地表等高，大约在24以下5cm，除去浮土，将3个水分传感器分别垂直插入土中，在水分传感器顶部安装了保护罩。利用圆直角型弯头管的连接部件，如图3所示，31为中空螺母，32为中空螺头，33为可伸缩套管。31与水分传感器保护罩相连，32和28相连，数据线通过33，穿过24，交汇于23，并通过22。

⑤安装过程中，所有数据线均不能拉直，需留有较大的可拉伸量。

⑥绘制摄影参考线标识，所述摄影参考线标识位于沉陷观测墩的上顶面。第一摄影参考线以磁北方向为起始方向，其他摄影参考线以22.5°的间隔依次绘出，第一摄影参考线以及与其正交的基线还作有数字标记。使用时，先架设摄影云台，并与控制点标志对中，使云台中心与控制点标志在同一条铅垂线上；在此基础上，安置高光谱成像仪，记录摄影主光线与摄影参考线的相对位置，实现采动过程中定点定向高光谱图像的动态获取。

第四步：安装多通道数据采集器，进行初测。

在27上安装多通道数据采集器，并与通过22的土壤水分传感器以及土压力计的数据线相连，保证端口连接的正确与牢固。在此基础上，进行初测试验，对每种类型的传感器进行唤醒，依次检查数据的传输与存储的有效性，并及时更正相关错误。有选择地在监测装置旁安装太阳能发电板，与采集器连接；也可根据数据采集器电源的容量的大小，结合监测周期与频率，及时更换电源，保证监测工作的连续性。

第五步：确定监测周期与频率，设定采样时间

为延长数据采集器以及传感器的工作时长，尽量避免能量耗损，应根据工作面的开采进度，设置采样时间与采样间隔。可将地表变形规律的监测时间作为工作节点，在优选实施例中，具体做法如下：

（1）工作面开采之前：沉陷观测墩的空间坐标进行两次全面观测，确定其稳定性；各类传感器进行3次全面的采样工作，确定各传感器的是否处于正常的工作状态，分别为初测后2天、初测后15天以及开采前2天。

（2）地表移动开始期：工作面开采0.5h范围内，沉陷观测墩的空间坐标进行1次全面观测，高程额外完成1～2次观测；土应力计每两天工作1次，每次工作采集数据3次，采样间隔半个小时，数据采集时间为10:00-12:00；土壤水分传感器每3天工作1次，每次采集数据3次，采样间隔半个小时，避免气温变化的影响，采样时间为11:00-13:00。数据采集在时间序列上应保持一致。

（3）地表移动活跃期：工作面开采0.5h～3.0h范围内，沉陷观测墩的空间坐标进行3次全面观测，高程额外完成4～6次观测；土应力计每1天工作1次，每次采集数据3次，土壤水分传感器每2天工作1次，每次采集数据3次，采样时间和间隔与（2）一致。

（4）地表移动衰退期：沉陷观测墩的空间坐标进行1次全面观测，高程坐标完成1次观测；土应力计每1周工作1次，土壤水分传感器每1周工作1次，每次采集数据3次，采样时间和间隔与（2）一致，可至工作面停采。

优选实施例的部分监测结果如图4-6所示：41、42～45、46分别表示沉陷观测墩在地表移动开始期、地表移动活跃期以及地表移动衰退期等阶段的高程的变化情况；51～53分别表示邻近三个土应力计频率值的变化情况；61～63分别表示某沉陷观测墩第一水平、第二水平、第三水平土壤含水量，均较好的反应了开采过程中地表移动变形、土体压力、土壤含水量等土地损伤因子的动态变化。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：包括埋设于开采工作面主断面内的沉陷观测墩，沉陷观测墩中心位置嵌设有竖直连接通道，竖直连接通道的底部贯通到沉陷观测墩底部，沉陷观测墩内至少嵌设有三层水平连接通道，水平连接通道贯通到沉陷观测墩的侧面，水平连接通道垂直于竖直连接通道且与竖直连接通道连通，竖直连接通道的顶部与主水平连接通道连通，主水平连接通道伸出沉陷观测墩的位置上设置有数据采集器；所述三层水平连接通道由上而下依次为第一层水平连接通道、第二层连接通道和第三层连接通道；沉陷观测墩侧面对应的第一层水平连接通道、第二层水平连接通道和第三层水平连接通道处均设置有土壤水分传感器，土壤水分传感器上的数据线分别穿过对应的水平连接通道进入到竖直连接通道，最后经主水平连接通道与数据采集器连通；在沉陷观测墩的顶部设置有控制点标志；数据采集器与中央处理器连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：沉陷观测墩的顶设置有摄影云台，摄影云台中心与控制点标志在一条铅垂线上，在摄影云台上安置相机或高光谱成像仪；在沉陷观测墩的顶面上设置摄影参考线标识，第一摄影参考线以磁北方向为起始方向，其他摄影参考线以22.5°或45°的间隔，以控制点标志中心为中心呈辐射状设置；高光谱成像仪与中央处理器连接。

3.根据权利要求1所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：竖直连接通道的顶端距沉陷观测墩的顶面15-20cm；竖直连接通道的直径为8-10cm。

4.根据权利要求1所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：主水平连接通道的直径为8-10cm。

5.根据权利要求1所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：第一层水平连接通道包含3个孔径相同分别与沉陷观测墩的3个侧面水平贯通的连接通道，第一层水平连接通道的直径为3-5cm；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道均包含4个孔径相同分别与沉陷观测墩的4个侧面水平贯通的连接通道；第二层水平连接通道、第三层水平连接通道与第一层水平连接通道的距离分别为30-40cm、50-60cm；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道的直径均为3-5cm。

6.根据权利要求1所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：第一层水平连接通道与主水平连接通道在同一水平面上，所述第一层水平连接通道内的土壤水分传感器通过连接部件与该层的水平连接通道连接，土壤水分传感器的探头伸出连接部件外垂直插入土层里；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道内的土壤水分传感器的探针伸出对应层水平连接通道水平插入土层里。

7.根据权利要求6所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：所述连接部件包括圆直角型弯头管，圆直角型弯头管的两端均安装有伸缩套管，圆直角型弯头管一端的伸缩套管设置有与外螺纹，第一水平连接通道设置有与该外螺纹相配的内螺纹；圆直角型弯头管另一端的伸缩套管设置有与土壤水分传感器相配的螺纹。

8.根据权利要求1所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：土壤水分传感器外部设置有保护罩，土壤水分传感器的探针伸出到保护罩外面；第一层水平连接通道连接的土壤水分传感器的保护罩与圆直角型弯头管另一端的伸缩套管螺纹连接；第二层水平连接通道和第三层水平连接通道内的土壤水分传感器的保护罩与对应的水平连接通道螺纹连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：在沉陷观测墩的正下方设置有土应力计，土应力计的数据线穿过竖直连接通道及主水平连接通道与数据采集器电连接。

10.根据权利要求9所述的煤矿区开采沉陷土地损伤的多功能监测装置，其特征在于：所述土应力计的两端为螺旋状弹簧结构，中间部位含有应力传感器系统，应力传感器系统套设于钢管内，在钢管上还连通有连通管，连通管所竖直连接通道连通，应力传感器系统的数据线穿过连通管，经竖直连接通道和主水平连接通道与数据采集器连接。