CN108843396B - 一种顶板灾害监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶板灾害监测装置，本发明不仅可以对巷道的顶板进行实时的监测，而且可以对巷道顶板上方的巷道岩层的变形以及滑移进行实时监测，大大提高对巷道支护顶板灾害的预判时间，保证煤矿生产的安全运行，本发明通过将岩层的变形转换为监测套或者顶板套的变形，进而通过监测监测套和顶板套的径向变形移动量来实现对巷道顶部岩层滑移现象的提前判断，以便于对支护进行有效改进或者采取相应防止顶板灾害的措施，提高煤矿运行的稳定性，保证煤矿开采的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种顶板灾害监测装置，属于煤矿用顶板灾害监测设备技术领域。
背景技术
在煤矿生产中，需要对煤矿巷道进行边掘进边支护，而对巷道的支护起到重要支撑作用的是顶板。而顶板在支护后，由于顶板上方的巷道岩层的长期变化以及后续掘进等的影响，岩层很容易出现滑移、坍塌等现象，轻则导致顶板支护出现变形，重则导致顶板支护出现事故，严重影响煤矿支护的安全性。顶板灾害是煤矿生产中危害较大、最易发生的灾害之一。
目前的顶板灾害的监测一般采用普通传感器的方式来对顶板变形进行监测，这种监测方式是对顶板进行监测，这就导致只有灾害已经传递至顶板才能够检测出来，一旦检测出，已经很难对顶板支护进行改进，甚至已经即将出现事故，沿着威胁着煤矿生产的安全。
本发明针对以上问题，提供一种顶板灾害监测装置，提高顶板灾害监测的提前性能，便于对顶板灾害进行提前防护。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种顶板灾害监测装置，其包括监测组件和监测器，待监测的顶板上设置有伸入巷道顶部岩层内的钻孔，所述监测组件穿过所述顶板并套设于所述钻孔内，并伸入顶板上方的被支护的顶部岩层内，所述监测器设置于所述监测组件外部，且固定于所述顶板下方，其特征在于，所述监测组件包括多段监测套，相邻的两段监测套之间采用嵌合连接组件连接在一起；
所述嵌合连接组件为不锈钢实心结构，所述监测套采用中空结构制成，且所述监测套在顶部岩石出现坍塌变形或者滑移时，所述监测套能够发生变形，所述监测套的中空的中心孔内沿着其轴向方向阵列设置有多个径向监测位移传感器，所述径向监测位移传感器能够监测监测套的各个轴向点位置处的径向变形量；
所述监测器与各个所述径向监测位移传感器采用无线通信连接，以便实时监测径向监测位移传感器的位移量，并根据径向监测位移传感器的监测值来判断顶板支护的危险性。
进一步，作为优选，所述监测组件还包括顶板套，所述顶板套套设在所述顶板的钻孔内，所述顶板套为阶梯结构，且所述顶板套与所述顶板套接处为大端，所述顶板套的小端伸入顶板上方的被支护的顶部岩层内，所述顶板套与所述监测套之间也采用所述嵌合连接组件连接在一起，所述顶板套内的径向方向也设置有径向监测位移传感器。
进一步，作为优选，所述径向监测位移传感器包括位移杆一、导向孔、光束发射头、光束发射器、传感器筒座、导向杆、端盖、位移杆二和圆柱弹簧，其中，所述传感器筒座的两端均设置有盲孔，所述盲孔的底壁的中心沿着所述传感器筒座的轴线方向延伸设置有所述导向杆，所述传感器筒座的两端的所述盲孔内分别可滑动的设置有所述位移杆一和位移杆二，所述位移杆一和位移杆二分别与各自的盲孔底壁之间设置有多个圆柱弹簧，所述位移杆一和位移杆二的中心均设置有导向孔，所述导向杆与所述导向孔滑动导向配合，所述位移杆一和位移杆二的一侧均沿着轴向方向密集布置有多个光接收探头装置，所述传感器筒座的两端均盖设有端盖，且所述传感器筒座与所述端盖之间沿着所述传感器筒座的径向方向延伸设置有安装槽，安装槽内设置有光束发射器，所述光束发射器的光束发射头正对朝向所述位移杆一和位移杆二的安装光接收探头装置的一侧设置，通过能够接收到光束的光接收探头装置的位置来实现位移杆一和位移杆二的位移监测。
进一步，作为优选，所述圆柱弹簧阵列设置在所述导向杆的四周。
进一步，作为优选，所述光接收探头装置包括接收上座、聚光镜固定座、接收底座、光接收探头、聚光镜，其中，所述位移杆一和位移杆二上均固定设置有接收底座，所述接收底座上采用所述聚光镜固定座固定连接有所述接收上座，所述接收底座上密集阵列设置有所述光接收探头，所述光接收探头的上方设置有固定在所述聚光镜固定座上的聚焦镜，所述聚光镜的上部位于所述接收上座内设置有供光束穿过的光束孔，光束发射头发射的光束照射在所述聚光镜上，所述聚光镜聚光后照射在所述光接收探头上。
进一步，作为优选，位于所述监测套内的上下相邻的两个径向监测位移传感器垂直布置。
进一步，作为优选，所述嵌合连接组件包括嵌入插座和嵌入插头，所述嵌入插座的一端连接在一监测套上，所述嵌入插头的一端连接在与之相邻的另一监测套上，所述嵌入插头的另一端嵌入插设在所述嵌入插座内。
进一步，作为优选，所述监测套的长度至少是嵌合连接组件的8倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明不仅可以对巷道的顶板进行实时的监测，而且可以对巷道顶板上方的巷道岩层的变形以及滑移进行实时监测，大大提高对巷道支护顶板灾害的预判时间，保证煤矿生产的安全运行，本发明通过将岩层的变形转换为监测套或者顶板套的变形，进而通过监测监测套和顶板套的径向变形移动量来实现对巷道顶部岩层滑移现象的提前判断，以便于对支护进行有效改进或者采取相应防止顶板灾害的措施，提高煤矿运行的稳定性，保证煤矿开采的效率。
附图说明
图1是本发明一种顶板灾害监测装置的整体布置结构示意图；
图2是本发明一种顶板灾害监测装置的监测组件结构示意图；
图3是本发明一种顶板灾害监测装置的径向监测位移传感器结构示意图；
图4是本发明一种顶板灾害监测装置的光接收探头装置放大结构示意图；
图5是本发明一种顶板灾害监测装置的监测组件俯视结构示意图；
其中，1、顶板，2、监测器，3、监测组件，4、嵌合连接组件，5、顶板套，6、监测套，7、嵌入插座，8、嵌入插头，9、径向监测位移传感器，10、位移杆一，11、导向孔，12、光束发射头，13、光束发射器，14、传感器筒座，15、导向杆，16、端盖，17、位移杆二，18、圆柱弹簧，19、接收上座，20、聚光镜固定座，21、接收底座，22、光接收探头，23、聚光镜，24、光束孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种顶板灾害监测装置，其包括监测组件和监测器2，待监测的顶板1上设置有伸入巷道顶部岩层内的钻孔，所述监测组件穿过所述顶板设于所述钻孔内，并伸入顶板1上方的被支护的顶部岩层内，所述监测器2设置于所述监测组件外部，且固定于所述顶板1下方，其特征在于，所述监测组件包括多段监测套6，相邻的两段监测套6之间采用嵌合连接组件4连接在一起；
所述嵌合连接组件4为不锈钢实心结构，所述监测套6采用中空结构制成，且所述监测套6在顶部岩石出现坍塌变形或者滑移时，所述监测套6能够发生变形，所述监测套的中空的中心孔内沿着其轴向方向阵列设置有多个径向监测位移传感器9，所述径向监测位移传感器9能够监测监测套的各个轴向点位置处的径向变形量；
所述监测器2与各个所述径向监测位移传感器9采用无线通信连接，以便实时监测径向监测位移传感器9的位移量，并根据径向监测位移传感器的监测值来判断顶板支护的危险性。
在本实施例中，所述监测组件还包括顶板套5，所述顶板套5套设在所述顶板的钻孔内，所述顶板套5为阶梯结构，且所述顶板套5与所述顶板套接处为大端，所述顶板套的小端伸入顶板上方的被支护的顶部岩层内，所述顶板套与所述监测套之间也采用所述嵌合连接组件4连接在一起，所述顶板套内的径向方向也设置有径向监测位移传感器9。
如图3，所述径向监测位移传感器包括位移杆一10、导向孔11、光束发射头12、光束发射器13、传感器筒座14、导向杆15、端盖16、位移杆二17和圆柱弹簧18，其中，所述传感器筒座14的两端均设置有盲孔，所述盲孔的底壁的中心沿着所述传感器筒座14的轴线方向延伸设置有所述导向杆15，所述传感器筒座14的两端的所述盲孔内分别可滑动的设置有所述位移杆一10和位移杆二17，所述位移杆一10和位移杆二17分别与各自的盲孔底壁之间设置有多个圆柱弹簧18，所述位移杆一和位移杆二的中心均设置有导向孔11，所述导向杆15与所述导向孔11滑动导向配合，所述位移杆一和位移杆二的一侧均沿着轴向方向密集布置有多个光接收探头装置，所述传感器筒座的两端均盖设有端盖16，且所述传感器筒座与所述端盖16之间沿着所述传感器筒座的径向方向延伸设置有安装槽，安装槽内设置有光束发射器13，所述光束发射器的光束发射头12正对朝向所述位移杆一和位移杆二的安装光接收探头装置的一侧设置，通过能够接收到光束的光接收探头装置的位置来实现位移杆一和位移杆二的位移监测，所述圆柱弹簧阵列设置在所述导向杆的四周。
如图4，所述光接收探头装置包括接收上座19、聚光镜固定座20、接收底座21、光接收探头22、聚光镜23，其中，所述位移杆一和位移杆二上均固定设置接收底座21，所述接收底座21上采用所述聚光镜固定座20固定连接有所述接收上座19，所述接收底座21上密集阵列设置有所述光接收探头22，所述光接收探头22的上方设置有固定在所述聚光镜固定座上的聚焦镜，所述聚光镜23的上部位于所述接收上座内设置有供光束穿过的光束孔，光束发射头12发射的光束照射在所述聚光镜23上，所述聚光镜23聚光后照射在所述光接收探头22上。
如图5，位于所述监测套内的上下相邻的两个径向监测位移传感器垂直布置。所述嵌合连接组件包括嵌入插座7和嵌入插头8，所述嵌入插座7的一端连接在一监测套上，所述嵌入插头8的一端连接在与之相邻的另一监测套上，所述嵌入插头的另一端嵌入插设在所述嵌入插座内，所述监测套的长度至少是嵌合连接组件的8倍，在保证连接可靠的基础上，嵌合连接组件越短越好。
本发明不仅可以对巷道的顶板进行实时的监测，而且可以对巷道顶板上方的巷道岩层的变形以及滑移进行实时监测，大大提高对巷道支护顶板灾害的预判时间，保证煤矿生产的安全运行，本发明通过将岩层的变形转换为监测套或者顶板套的变形，进而通过监测监测套和顶板套的径向变形移动量来实现对巷道顶部岩层滑移现象的提前判断，以便于对支护进行有效改进或者采取相应防止顶板灾害的措施，提高煤矿运行的稳定性，保证煤矿开采的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种顶板灾害监测装置，其包括监测组件和监测器，待监测的顶板上设置有伸入巷道顶部岩层内的钻孔，所述监测组件穿过顶板并套设于所述钻孔内，并伸入顶板上方的被支护的顶部岩层内，所述监测器设置于所述监测组件外部，且固定于所述顶板下方，其特征在于，所述监测组件包括多段监测套，相邻的两段监测套之间采用嵌合连接组件连接在一起；
所述嵌合连接组件为不锈钢实心结构，所述监测套采用中空结构制成，且所述监测套在顶部岩石出现坍塌变形或者滑移时，所述监测套能够发生变形，所述监测套的中空的中心孔内沿着其轴向方向阵列设置有多个径向监测位移传感器，所述径向监测位移传感器能够监测监测套的各个轴向点位置处的径向变形量；
所述监测器与各个所述径向监测位移传感器采用无线通信连接，以便实时监测径向监测位移传感器的位移量，并根据径向监测位移传感器的监测值来判断顶板支护的危险性；
所述径向监测位移传感器包括位移杆一、导向孔、光束发射头、光束发射器、传感器筒座、导向杆、端盖、位移杆二和圆柱弹簧，其中，所述传感器筒座的两端均设置有盲孔，所述盲孔的底壁的中心沿着所述传感器筒座的轴线方向延伸设置有所述导向杆，所述传感器筒座的两端的所述盲孔内分别可滑动的设置有所述位移杆一和位移杆二，所述位移杆一和位移杆二分别与各自的盲孔底壁之间设置有多个圆柱弹簧，所述位移杆一和位移杆二的中心均设置有导向孔，所述导向杆与所述导向孔滑动导向配合，所述位移杆一和位移杆二的一侧均沿着轴向方向密集布置有多个光接收探头装置，所述传感器筒座的两端均盖设有端盖，且所述传感器筒座与所述端盖之间沿着所述传感器筒座的径向方向延伸设置有安装槽，安装槽内设置有光束发射器，所述光束发射器的光束发射头正对朝向所述位移杆一和位移杆二的安装光接收探头装置的一侧设置，通过能够接收到光束的光接收探头装置的位置来实现位移杆一和位移杆二的位移监测；
所述光接收探头装置包括接收上座、聚光镜固定座、接收底座、光接收探头、聚光镜，其中，所述位移杆一和位移杆二上均固定设置有接收底座，所述接收底座上采用所述聚光镜固定座固定连接有所述接收上座，所述接收底座上密集阵列设置有所述光接收探头，所述光接收探头的上方设置有固定在所述聚光镜固定座上的聚焦镜，所述聚光镜的上部位于所述接收上座内设置有供光束穿过的光束孔，光束发射头发射的光束照射在所述聚光镜上，所述聚光镜聚光后照射在所述光接收探头上。
2.根据权利要求1所述的一种顶板灾害监测装置，其特征在于：所述监测组件还包括顶板套，所述顶板套套设在所述顶板的钻孔内，所述顶板套为阶梯结构，且所述顶板套与所述顶板套接处为大端，所述顶板套的小端伸入顶板上方的被支护的顶部岩层内，所述顶板套与所述监测套之间也采用所述嵌合连接组件连接在一起，所述顶板套内的径向方向也设置有径向监测位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种顶板灾害监测装置，其特征在于：所述圆柱弹簧阵列设置在所述导向杆的四周。
4.根据权利要求1所述的一种顶板灾害监测装置，其特征在于：位于所述监测套内的上下相邻的两个径向监测位移传感器垂直布置。
5.根据权利要求1所述的一种顶板灾害监测装置，其特征在于：所述嵌合连接组件包括嵌入插座和嵌入插头，所述嵌入插座的一端连接在一监测套上，所述嵌入插头的一端连接在与之相邻的另一监测套上，所述嵌入插头的另一端嵌入插设在所述嵌入插座内。
6.根据权利要求1所述的一种顶板灾害监测装置，其特征在于：所述监测套的长度至少是嵌合连接组件的8倍。
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