CN114646294B - 一种煤矿采空区地面沉降检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿采空区地面沉降检测装置及检测方法，包括支架，所述支架中心架设有连接杆，所述连接杆朝支架下方延伸，所述连接杆在支架下方部分的外壁可滑动地套设有多个检测壳，每个所述检测壳外分布有能够嵌入地层的阻力块，所述支架中还包括数据处理装置，所述检测壳与连接杆贴合部分的连接杆通过套杆固定连接到一起，所述套杆与检测壳形成腔体，所述套杆外套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与套杆、检测壳固定连接，所述套杆中可滑动地套设有压力传感器，所述压力传感器的外壁固定在检测壳中，所述弹簧的一端固定到压力传感器的感应面中。与现有技术相比，本发明能够抵消支架变形因素导致的误差，且安装方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种地质检测技术领域，具体是一种煤矿采空区地面沉降检测装置及检测方法。
背景技术
煤矿采空区容易发生地面沉降导致的塌方等事故，需要实时监测地面沉降情况以提供预警，目前的主要手段是建立地面沉降监测标，地面沉降监测标通常由基岩标和分层标构成，而分层标底部需要与被监测土层完成紧密接触，并随土层变化而完成上下灵活运动，从而完成地面沉降量的读取和计算，其施工过程复杂，且只能检测一个深度的分层标。
因此，有必要提供一种煤矿采空区地面沉降检测装置及检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿采空区地面沉降检测装置，包括支架，所述支架中心架设有连接杆，所述连接杆朝支架下方延伸，所述连接杆在支架下方部分的外壁可滑动地套设有多个检测壳，每个所述检测壳外分布有能够嵌入地层的阻力块，所述支架中还包括数据处理装置。
进一步的，作为优选，所述支架上方和连接杆上部开设有多个插孔，所述支架和连接杆的插孔间能够通过插入插销使其二者固定连接。
进一步的，作为优选，所述支架为三脚架，其至少一根支撑腿中设有角度传感器。
进一步的，作为优选，所述检测壳与连接杆贴合部分的连接杆通过套杆固定连接到一起，所述套杆与检测壳形成腔体。
进一步的，作为优选，所述套杆外套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与套杆、检测壳固定连接。
进一步的，作为优选，所述套杆中可滑动地套设有压力传感器，所述压力传感器的外壁固定在检测壳中，所述弹簧的一端固定到压力传感器的感应面中。
进一步的，作为优选，所述阻力块为齿形，其一端通过齿轮可转动地连接到检测壳的外壁中，该齿轮贯穿到检测壳的内壁内；
所述套杆中固定套设有套筒，所述套筒外壁开设有齿纹，且与所述阻力块中的齿轮啮合。
进一步的，作为优选，所述套筒的上下端固定有端帽，上端的所述端帽上方的检测壳内壁固定有卡条，下端的所述端帽下方的检测壳内壁固定有卡条；
所述端帽的侧壁开设有能够容纳卡条的卡槽。
进一步的，作为优选，一种煤矿采空区地面沉降检测装置的检测方法，
S1、在地面钻直径略小于检测壳的探测孔；
S2、将支架固定在探测孔上方，并将阻力块在缩回状态下的连接杆压入探测孔内；
S3、转动连接杆，使阻力块张开，以将每个检测壳嵌入到相应的地层中，同时，连接杆和检测壳的轴向限制解除，使其二者能够相互自由滑动；
S4、当检测壳与连接杆发生相互滑动时，会压缩弹簧，并且该压力的大小由压力传感器检测，并收集到数据处理装置以判断地面沉降情况，而当支架发生变形使其支撑腿的角度发生变化，角度传感器检测到该变化角度的大小，根据三角函数得出连接杆和检测壳间的位移量，并将该位移量与地面沉降量抵消。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，在检测过程中，当支架发生变形使其支撑腿的角度发生变化，带动连接杆的高度发生变化，会使连接杆和检测壳间发生位移，而角度传感器能够检测到该变化角度的大小，根据三角函数得出连接杆和检测壳间的位移量，并将该位移量与地面沉降量抵消，防止支架由于意外干扰导致地面沉降量的检测出现误差。
本发明中，当连接杆与检测壳发生相对转动时，套筒上的齿纹能够驱动与其啮合的齿轮从而使阻力块转动，以控制阻力块的张开和缩回，当阻力块缩回时，连接杆和检测壳的轴向滑动被限制，以使得当装置插入地层过程中，连接杆和检测壳不能够发生相对滑动，使其二者的初始位置保持不变，而阻力块张开时，连接杆和检测壳的轴向限制解除，使其二者能够相互自由滑动，以检测地面沉降。
附图说明
图1为一种煤矿采空区地面沉降检测装置的结构示意图；
图2为的检测壳内部结构示意图；
图中：1、支架；2、连接杆；3、检测壳；4、阻力块；5、插孔；6、插销；7、角度传感器；8、套杆；9、弹簧；10、压力传感器；11、套筒；12、端帽；13、卡条；14、卡槽。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明实施例中，一种煤矿采空区地面沉降检测装置，包括支架1，所述支架1中心架设有连接杆2，所述连接杆2朝支架1下方延伸，所述连接杆2在支架1下方部分的外壁可滑动地套设有多个检测壳3，每个所述检测壳3外分布有能够嵌入地层的阻力块4，所述支架1中还包括数据处理装置，其能够实时收集每个检测壳3的滑动数据以判断地面沉降情况。
本实施例中，所述支架1上方和连接杆2上部开设有多个插孔5，所述支架1和连接杆2的插孔间能够通过插入插销6使其二者固定连接。
本实施例中，所述支架1为三脚架，其至少一根支撑腿中设有角度传感器7，能够根据角度传感器7地变化量对连接杆2的位置进行修正，具体地，在检测过程中，当支架1发生变形使其支撑腿的角度发生变化，带动连接杆2的高度发生变化，会使连接杆2和检测壳3间发生位移，而角度传感器7能够检测到该变化角度的大小，根据三角函数得出连接杆2和检测壳3间的位移量，并将该位移量与地面沉降量抵消，防止支架1由于意外干扰导致地面沉降量的检测出现误差。
本实施例中，所述检测壳3与连接杆2贴合部分的连接杆2通过套杆8固定连接到一起，所述套杆8与检测壳3形成腔体。
本实施例中，所述套杆8外套设有弹簧9，所述弹簧9的两端分别与套杆8、检测壳3固定连接。
本实施例中，所述套杆8中可滑动地套设有压力传感器10，所述压力传感器10的外壁固定在检测壳3中，所述弹簧9的一端固定到压力传感器10的感应面中；
也就是说，当检测壳3与连接杆2发生相互滑动时，会压缩弹簧9，并且该压力的大小由压力传感器10检测，并收集到数据处理装置以判断地面沉降情况。
本实施例中，所述阻力块4为齿形，其一端通过齿轮可转动地连接到检测壳3的外壁中，该齿轮贯穿到检测壳3的内壁内；
所述套杆8中固定套设有套筒11，所述套筒11外壁开设有齿纹，且与所述阻力块4中的齿轮啮合；
也就是说，当连接杆2与检测壳3发生相对转动时，套筒11上的齿纹能够驱动与其啮合的齿轮从而使阻力块4转动，以控制阻力块4的张开和缩回。
本实施例中，所述套筒11的上下端固定有端帽12，上端的所述端帽12上方的检测壳3内壁固定有卡条13，下端的所述端帽12下方的检测壳3内壁固定有卡条13；
所述端帽12的侧壁开设有能够容纳卡条13的卡槽14；
且，当套筒11转动到使阻力块4缩回时，卡条13与卡槽14位置错开，而套筒11转动到使阻力块4张开时，卡条13对应到卡槽14底位置中，也就是说，当阻力块4缩回时，连接杆2和检测壳3的轴向滑动被限制，以使得当装置插入地层过程中，连接杆2和检测壳3不能够发生相对滑动，使其二者的初始位置保持不变，而阻力块4张开时，连接杆2和检测壳3的轴向限制解除，使其二者能够相互自由滑动，以检测地面沉降。
本实施例中，所述检测壳3外壁开设有多条竖向的槽，以增加其周向摩擦力。
一种煤矿采空区地面沉降检测装置的检测方法，
S1、在地面钻直径略小于检测壳3的探测孔；
S2、将支架1固定在探测孔上方，并将阻力块4在缩回状态下的连接杆2压入探测孔内；
S3、转动连接杆2，使阻力块4张开，以将每个检测壳3嵌入到相应的地层中，同时，连接杆2和检测壳3的轴向限制解除，使其二者能够相互自由滑动；
S4、当检测壳3与连接杆2发生相互滑动时，会压缩弹簧9，并且该压力的大小由压力传感器10检测，并收集到数据处理装置以判断地面沉降情况，而当支架1发生变形使其支撑腿的角度发生变化，角度传感器7检测到该变化角度的大小，根据三角函数得出连接杆2和检测壳3间的位移量，并将该位移量与地面沉降量抵消，防止支架1由于意外干扰导致地面沉降量的检测出现误差。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种煤矿采空区地面沉降检测装置，包括支架(1)，其特征在于，所述支架(1)中心架设有连接杆(2)，所述连接杆(2)朝支架(1)下方延伸，所述连接杆(2)在支架(1)下方部分的外壁可滑动地套设有多个检测壳(3)，每个所述检测壳(3)外分布有能够嵌入地层的阻力块(4)，所述支架(1)中还包括数据处理装置；
所述支架(1)为三脚架，其至少一根支撑腿中设有角度传感器(7)；
所述检测壳(3)与连接杆(2)贴合部分的连接杆(2)通过套杆(8)固定连接到一起，所述套杆(8)与检测壳(3)形成腔体；
所述套杆(8)外套设有弹簧(9)，所述弹簧(9)的两端分别与套杆(8)、检测壳(3)固定连接；
所述套杆(8)中可滑动地套设有压力传感器(10)，所述压力传感器(10)的外壁固定在检测壳(3)中，所述弹簧(9)的一端固定到压力传感器(10)的感应面中；
所述阻力块(4)为齿形，其一端通过齿轮可转动地连接到检测壳(3)的外壁中，该齿轮贯穿到检测壳(3)的内壁内；
所述套杆(8)中固定套设有套筒(11)，所述套筒(11)外壁开设有齿纹，且与所述阻力块(4)中的齿轮啮合；
在检测过程中，当支架发生变形使其支撑腿的角度发生变化，带动连接杆的高度发生变化，会使连接杆和检测壳间发生位移，而角度传感器能够检测到该变化角度的大小，根据三角函数得出连接杆和检测壳间的位移量，并将该位移量与地面沉降量抵消；当连接杆与检测壳发生相对转动时，套筒上的齿纹能够驱动与其啮合的齿轮从而使阻力块转动，以控制阻力块的张开和缩回，当阻力块缩回时，连接杆和检测壳的轴向滑动被限制，以使得当装置插入地层过程中，连接杆和检测壳不能够发生相对滑动，使其二者的初始位置保持不变，而阻力块张开时，连接杆和检测壳的轴向限制解除，使其二者能够相互自由滑动，以检测地面沉降。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降检测装置，其特征在于，所述支架(1)上方和连接杆(2)上部开设有多个插孔(5)，所述支架(1)和连接杆(2)的插孔间能够通过插入插销(6)使其二者固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降检测装置，其特征在于，所述套筒(11)的上下端固定有端帽(12)，上端的所述端帽(12)上方的检测壳(3)内壁固定有卡条(13)，下端的所述端帽(12)下方的检测壳(3)内壁固定有卡条(13)；
所述端帽(12)的侧壁开设有能够容纳卡条(13)的卡槽(14)。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降检测装置，其特征在于，所述检测壳(3)外壁开设有多条竖向的槽。
5.一种煤矿采空区地面沉降检测装置的检测方法，其采用根据权利要求1-4任意一项所述的一种煤矿采空区地面沉降检测装置，其特征在于，
S1、在地面钻直径略小于检测壳(3)的探测孔；
S2、将支架(1)固定在探测孔上方，并将阻力块(4)在缩回状态下的连接杆(2)压入探测孔内；
S3、转动连接杆(2)，使阻力块(4)张开，以将每个检测壳(3)嵌入到相应的地层中，同时，连接杆(2)和检测壳(3)的轴向限制解除，使其二者能够相互自由滑动；
S4、当检测壳(3)与连接杆(2)发生相互滑动时，会压缩弹簧(9)，并且该压力的大小由压力传感器(10)检测，并收集到数据处理装置以判断地面沉降情况，而当支架(1)发生变形使其支撑腿的角度发生变化，角度传感器(7)检测到该变化角度的大小，根据三角函数得出连接杆(2)和检测壳(3)间的位移量，并将该位移量与地面沉降量抵消。
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