CN115542417B - 一种采空区覆岩稳定性监测系统 - Google Patents

一种采空区覆岩稳定性监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及采空区监测技术领域，具体说是一种采空区覆岩稳定性监测系统；包括采空区监测装置；所述采空区监测装置用于监测采空区覆岩稳定性；太阳能电池板；所述太阳能电池板固连在所述采空区监测装置的上端；所述太阳能电池板用于将太阳能转换成电能，并为所述采空区监测装置提供电能；支撑组件；所述支撑组件固连在所述采空区监测装置的下端；本发明通过驱动箱配合活塞对膨胀囊进行供气，从而使得支撑管在膨胀囊的膨胀后而扎根至采空区覆岩的上方，进而通过采空区监测装置进行稳定性监测，相比较现有技术扒开岩石等充填材料再将支撑杆的一端埋入的方式而言，本申请更加省时省力、稳定性更好、操作更加便捷。

Description

一种采空区覆岩稳定性监测系统
技术领域
本发明涉及采空区监测技术领域，具体说是一种采空区覆岩稳定性监测系统。
背景技术
采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害；因此在采空区开采完成后，一般会通过充填材料对采空区进行回填，充填材料可以是土壤、沙石、岩石、砂、石和工业废料等，但即使对采空区进行回填也会造成部分塌陷，而采空区的塌陷多为地下水的侵蚀作用导致的，应为监测方法多采用瞬变电磁法对覆岩下的地下水进行检测；
然后现有的采空区覆岩稳定性监测装置在进行检测采空区稳定性的过程中仍然存在一些不合理的因素，现有的采空区覆岩稳定性监测装置在使用时，先通过将充填材料挖开后，再将支撑杆的下端放置在挖开的坑内，再通过充填材料重新回填，从而保证支撑杆固定在采空区覆岩的上方，随后将支撑杆上放的采空区监测装置接入电源，才能通过采空区监测装置对采空区进行覆岩稳定性监测；将支撑杆埋入采空区覆岩的上方过程费时费力，尤其是针对一些较大的岩石来说，固定采空区覆岩稳定性监测装置更为困难。
鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明提出了一种采空区覆岩稳定性监测系统，解决了上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种采空区覆岩稳定性监测系统，本发明通过驱动箱配合活塞对膨胀囊进行供气，从而使得支撑管在膨胀囊的膨胀后而扎根至采空区覆岩的上方，进而通过采空区监测装置进行稳定性监测，相比较现有技术扒开岩石等充填材料再将支撑杆的一端埋入的方式而言，本申请更加省时省力、稳定性更好、操作更加便捷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，包括
采空区监测装置；所述采空区监测装置用于监测采空区覆岩稳定性；
太阳能电池板；所述太阳能电池板固连在所述采空区监测装置的上端；所述太阳能电池板用于将太阳能转换成电能，并为所述采空区监测装置提供电能；
支撑组件；所述支撑组件固连在所述采空区监测装置的下端；
所述支撑组件包括：
驱动箱；所述驱动箱的内部形状为长方体；
活塞；所述活塞滑动密封连接在所述驱动箱的内壁；所述活塞将驱动箱的内部空间分隔为有杆腔和无杆腔；
驱动杆；所述驱动杆中部与所述驱动箱的壳壁滑动配合；所述驱动杆的一端位于所述有杆腔并与所述活塞连接；
单向进气孔；所述单向进气孔设置在所述驱动箱的外壁，并与所述无杆腔连通；所述单向进气孔的内部设置单向进气阀；
单向出气孔；所述单向出气孔设置在所述驱动箱的下端；所述单向出气孔与所述无杆腔连通；所述单向出气孔的内部设置有单向出气阀；
支撑管；所述支撑管固连在所述驱动箱的下端，所述支撑管的中心与所述单向出气孔连通；
膨胀囊；所述膨胀囊固连在所述支撑管的一端；所述膨胀囊固连在所述支撑管远离所述单向进气孔的一端。
优选的，所述驱动箱的外壁设置有泄压孔；所述泄压孔与所述单向出气孔连通；所述泄压孔内设置有泄气阀；所述泄气阀包括包括台阶座、弹簧和圆球；通过弹簧挤压圆球，使得圆球抵在台阶座内壁上，在单向出气孔内有气压的情况下会挤压圆球，使得圆球抵在台阶座上更紧；所述膨胀囊在自身弹力作用下具有复位力。
优选的，所述支撑管的一端外壁套设套管；所述套管外壁为方形；所述套管内壁与所述支撑管滑动连接；所述套管靠近所述膨胀囊的一端边缘通过扭簧转动连接着三角片；多个所述三角片组合形成棱锥形；所述膨胀囊在干瘪状态下位于所述三角片的内侧。
优选的，所述支撑管的外壁横截面为方形；所述套管的内壁与所述支撑管的外壁相配合；所述支撑管的外壁贯穿设置有圆孔；所述套管的外壁贯穿设置有方孔；所述方孔在套管移动后与所述圆孔一一对应；所述圆孔内侧设置有圆套；所述圆套一端延伸至所述支撑管的内部；所述圆套的一端内壁固连着侧边囊；所述侧边囊与所述膨胀囊的材质相同；侧边囊在内侧受压后膨胀，在内侧不受压后干瘪。
优选的，所述支撑管的一端内侧固连着一号弹力绳；所述一号弹力绳的一端固连着所述膨胀囊的内侧中心；所述圆套的一端内侧固连着二号弹力绳；所述二号弹力绳的一端固连着所述侧边囊的内侧。
优选的，所述圆套与所述圆孔滑动连接；所述圆套滑动后与所述方孔相切。
优选的，所述方孔远离所述驱动箱的内侧设置有矩形槽；所述矩形槽内滑动连接着滑板；所述矩形槽一端与所述套管的外壁之间开设有滑槽；所述滑槽内滑动连接着螺栓；所述螺栓一端贯穿所述滑板并与所述滑板螺纹连接。
优选的，所述驱动杆的一端与所述活塞转动连接；所述驱动杆另一端延伸至所述驱动箱外侧且固连着拉杆；所述驱动杆的另一端设置有螺纹；所述驱动箱通过螺纹孔与所述驱动杆中部滑动配合；所述螺纹孔与所述驱动杆的另一端螺纹配合。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过驱动箱配合活塞对膨胀囊进行供气，从而使得支撑管在膨胀囊的膨胀后而扎根至采空区覆岩的上方，进而通过采空区监测装置进行稳定性监测，相比较现有技术扒开岩石等充填材料再将支撑杆的一端埋入的方式而言，本申请更加省时省力、稳定性更好、操作更加便捷。
2.本发明通过简单的按压推动圆球，从而实现将支撑管从采空区覆岩的上方解锁，相比较现有技术而言更加便捷，节约的时间，同时也实现了将支撑管和膨胀囊的回收重复利用。
3.本发明通过形成棱锥形的三角片能够将岩石缝隙处的碎石挤开或撞开，达到疏通岩石缝隙的目的，进而使得后来进入的套管和支撑管能够进入，并且形成棱锥形的三角片能够对沿着岩石缝隙处的膨胀囊起到保护的作用，进而避免与岩石或碎石摩擦造成膨胀囊破损而影响本申请的使用，提高了本发明使用时的稳定性和使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明中A处的放大图；
图4是本发明中B处的放大图；
图5是本发明中C处的放大图；
图6是本发明中D处的放大图；
图7是本发明膨胀囊和侧边囊的膨胀状态图；
图中：采空区监测装置1、太阳能电池板2、支撑组件3、驱动箱31、泄压孔311、泄气阀312、台阶座313、弹簧314、圆球315、活塞32、有杆腔33、无杆腔34、单向进气孔35、单向出气孔36、驱动杆37、拉杆38、螺纹孔39、支撑管4、圆孔41、圆套42、侧边囊43、一号弹力绳44、二号弹力绳45、膨胀囊5、套管6、扭簧61、三角片62、方孔63、矩形槽64、滑板65、滑槽66、螺栓67。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，本发明所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，包括
采空区监测装置1；所述采空区监测装置1用于监测采空区覆岩稳定性；
太阳能电池板2；所述太阳能电池板2固连在所述采空区监测装置1的上端；所述太阳能电池板2用于将太阳能转换成电能，并为所述采空区监测装置1提供电能；
支撑组件3；所述支撑组件3固连在所述采空区监测装置1的下端；
所述支撑组件3包括：
驱动箱31；所述驱动箱31的内部形状为长方体；
活塞32；所述活塞32滑动密封连接在所述驱动箱31的内壁；所述活塞32将驱动箱31的内部空间分隔为有杆腔33和无杆腔34；
驱动杆37；所述驱动杆37中部与所述驱动箱31的壳壁滑动配合；所述驱动杆37的一端位于所述有杆腔33并与所述活塞32连接；
单向进气孔35；所述单向进气孔35设置在所述驱动箱31的外壁，并与所述无杆腔34连通；所述单向进气孔35的内部设置单向进气阀；
单向出气孔36；所述单向出气孔36设置在所述驱动箱31的下端；所述单向出气孔36与所述无杆腔34连通；所述单向出气孔36的内部设置有单向出气阀；
支撑管4；所述支撑管4固连在所述驱动箱31的下端，所述支撑管4的中心与所述单向出气孔36连通；
膨胀囊5；所述膨胀囊5固连在所述支撑管4的一端；所述膨胀囊5固连在所述支撑管4远离所述单向进气孔35的一端；
工作时，现有的采空区覆岩稳定性监测装置在使用时，先通过将充填材料挖开后，再将支撑杆的下端放置在挖开的坑内，再通过充填材料重新回填，从而保证支撑杆固定在采空区覆岩的上方，随后将支撑杆上放的采空区监测装置1接入电源，才能通过采空区监测装置1对采空区进行覆岩稳定性监测；将支撑杆埋入采空区覆岩的上方过程费时费力，尤其是针对一些较大的岩石来说，固定采空区覆岩稳定性监测装置更为困难；
因此本发明工作人员在将采空区监测装置1、太阳能电池板2和支撑组件3整体移动至采空区需要进行监测覆岩稳定性的地方，由于岩石和岩石之间会存在缝隙，从而在找到一条该监测区域内的岩石缝隙后，再将支撑管4插入岩石缝隙内，而支撑管4移动过程中会带动膨胀囊5移动，从而将膨胀囊5移动塞入岩石缝隙内，并将支撑管4固连膨胀囊5的一端移动至岩石缝隙的极限位置，随后再转动支撑管4，通过支撑管4带动采空区监测装置1和太阳能电池板2转动，从而将太阳能电池板2对准着太阳的照射方向，随后将支撑管4扶正后，再推动驱动杆37靠近活塞32方向移动，即驱动杆37会与驱动箱31发生滑动，活塞32被驱动杆37推动后会沿着驱动箱31的内壁滑动，从而通过活塞32挤压无杆腔34的内部空间，无杆腔34的空间受到活塞32挤压后变小，而由于单向出气阀和单向进气阀的作用，使得无杆腔34内部的气体受压后只能够沿着单向出气孔36排入至支撑管4的内部空间，而支撑管4远离驱动箱31的一端固连并连通着膨胀囊5，故支撑管4会将内部气体充入膨胀囊5内，膨胀囊5被气体充入后膨胀变大，在驱动杆37带动活塞32移动至极限位置后，即无杆腔34被挤压至极限位置后，再拉动驱动杆37，通过驱动杆37带动活塞32挤压有杆腔33，由于驱动杆37与驱动箱31之间滑动连接，故驱动杆37与驱动箱31之间存在间隙，使得有杆腔33的气压与驱动箱31外界气压一致，使得活塞32运动不会受到有杆腔33内的气压阻碍，在有杆腔33的空间被活塞32挤压后变小后，无杆腔34的空间渐渐变大，由于单向进气阀和单向出气阀的设置，从而使得外界气体从单向进气孔35进入无杆腔34内，对无杆腔34补充气体，待无杆腔34扩大至极限位置后，驱动杆37再推动活塞32挤压无杆腔34内部气体，从而再将无杆腔34内的气体继续沿着支撑管4挤入膨胀囊5内，从而使得膨胀囊5膨胀至极限位置，膨胀囊5膨胀后会对周围的岩石缝隙填充，从而使得支撑管4远离驱动箱31的一端在被膨胀囊5膨胀后而稳定，使得支撑管4的一端不易被拔出，也使得在风力带动下，即风力推动采空区监测装置1和太阳能电池板2后，不会被吹走，使得采空区监测装置1扎根在采空区的监测位置，随后工作人员通过线束将采空区监测装置1连接，使得采空区监测装置1对采空区的覆岩稳定性进行实时监测，并通过控制系统或者数据上传箱将数据传输至服务器，实现及时数据反馈，此为现有技术，再次不过多赘述；可将采空区监测装置1与驱动箱31之间通过螺纹连接，从而实现拆卸更换；
本发明通过驱动箱31配合活塞32对膨胀囊5进行供气，从而使得支撑管4在膨胀囊5的膨胀后而扎根至采空区覆岩的上方，进而通过采空区监测装置1进行稳定性监测，相比较现有技术扒开岩石等充填材料再将支撑杆的一端埋入的方式而言，本申请更加省时省力、稳定性更好、操作更加便捷。
作为本发明的一种实施方式，所述驱动箱31的外壁设置有泄压孔311；所述泄压孔311与所述单向出气孔36连通；所述泄压孔311内设置有泄气阀312；所述泄气阀312包括包括台阶座313、弹簧314和圆球315；通过弹簧314挤压圆球315，使得圆球315抵在台阶座313内壁上，在单向出气孔36内有气压的情况下会挤压圆球315，使得圆球315抵在台阶座313上更紧；所述膨胀囊5在自身弹力作用下具有复位力；
工作时，在需要更换采空区的监测位置时，只需通过小于台阶座313内径的圆棒，使得圆棒推动圆球315，即需要克服圆球315远离圆棒一侧的气体压力，还需要克服弹簧314的弹力，使得圆球315被圆棒推开，从而使得单向出气孔36内部的气体从圆球315与台阶座313之间的缝隙处流出，最后沿着泄压孔311排出，使得支撑管4和膨胀囊5的内部实现泄压，气体得以释放，而膨胀囊5由弹性材料制成，例如橡胶，从而使得膨胀囊5内部气压小于自身的弹力时，膨胀囊5会自行收缩后变小，膨胀囊5再将其内部气体沿着支撑管4、泄压孔311排出后干瘪，实现支撑管4远离驱动箱31的一端解除锁定，松开圆棒推动圆球315的力，圆球315在弹簧314作用下重新抵在台阶座313上，随后，再将支撑管4的一端从岩石缝隙处拿出，再移动至需要监测的采空区的位置，本实施例通过简单的按压推动圆球315，从而实现将支撑管4从采空区覆岩的上方解锁，相比较现有技术而言更加便捷，节约的时间，同时也实现了将支撑管4和膨胀囊5的回收重复利用。
作为本发明的一种实施方式，所述支撑管4的一端外壁套设套管6；所述套管6外壁为方形；所述套管6内壁与所述支撑管4滑动连接；所述套管6靠近所述膨胀囊5的一端边缘通过扭簧61转动连接着三角片62；多个所述三角片62组合形成棱锥形；所述膨胀囊5在干瘪状态下位于所述三角片62的内侧；
工作时，在支撑管4的一端插入岩石缝隙之前，先检查支撑管4一端的膨胀囊5是否从三角片62的夹缝处裸露出来，检查膨胀囊5被三角片62保护完好后，再一只手握着套管6，另一只手握住支撑管4，从而将套管6和支撑管4的一端往岩石缝隙处插入，而套管6的一端是通过扭簧61转动连接着三角片62，而多个三角片62在扭簧61的作用下收紧形成棱锥形，形成棱锥形的三角片62能够将岩石缝隙处的碎石挤开或撞开，达到疏通岩石缝隙的目的，进而使得后来进入的套管6和支撑管4能够进入，并且形成棱锥形的三角片62能够对沿着岩石缝隙处的膨胀囊5起到保护的作用，进而避免与岩石或碎石摩擦造成膨胀囊5破损而影响本申请的使用，提高了本发明使用时的稳定性和使用寿命，待套管6带动三角片62移动至指定位置后，再拉动套管6另一端靠近驱动箱31移动，从而使得套管6沿着支撑管4的表面移动，在此过程中，三角片62的内壁会与支撑管4的一端外边缘形成挤压，从而使得三角片62克服扭簧61的扭力而张开，最后三角片62移动至支撑管4一端的外边缘，使得三角片62不会阻碍下一步膨胀囊5的膨胀，而需要将套管6和支撑管4的一端拔出时，先将膨胀囊5内部气体驱走，使得膨胀囊5干瘪，再推动套管6远离驱动箱31，使得三角片62在没有支撑管4一端外边缘的阻碍下，在扭簧61作用下收紧，也使得将干瘪的膨胀囊5包裹至三角片62内部，使得套管6和支撑管4一端在被拔出过程中，不会造成岩石或碎石对膨胀囊5造成挤压损伤的情况，达到了对膨胀囊5的保护。
作为本发明的一种实施方式，所述支撑管4的外壁横截面为方形；所述套管6的内壁与所述支撑管4的外壁相配合；所述支撑管4的外壁贯穿设置有圆孔41；所述套管6的外壁贯穿设置有方孔63；所述方孔63在套管6移动后与所述圆孔41一一对应；所述圆孔41内侧设置有圆套42；所述圆套42一端延伸至所述支撑管4的内部；所述圆套42的一端内壁固连着侧边囊43；所述侧边囊43与所述膨胀囊5的材质相同；侧边囊43在内侧受压后膨胀，在内侧不受压后干瘪；
工作时，在套管6沿着支撑管4靠近驱动箱31移动，使得三角片62张开过程中，方孔63在套管6移动后与圆孔41一一对应，随后再通过活塞32挤压无杆腔34内的气体进入支撑管4内侧，支撑管4内侧的气体压强会渐渐变大，从而使得膨胀囊5和侧边囊43在气压作用下膨胀，膨胀囊5的膨胀会将支撑管4的一端周围的岩石缝隙填充，侧边囊43的膨胀使得套管6与岩石之间的间隙填充，侧边囊43在气压作用下膨胀后会越过方孔63，最后鼓出至套管6外侧，最后抵在岩石上，使得套管6与岩石之间的间隙得到填充，使得支撑管4在使用过程中不会因为与岩石存在缝隙而造成乱晃的情况出现，从而使得采空区监测装置1的稳定性得到提高，使得监测更加准确；而在支撑管4的内侧气压降低后，膨胀囊5和侧边囊43会干瘪，侧边囊43会干瘪收缩至圆套42内，本实施例能够在不同规格的岩石缝隙下也能稳定。
作为本发明的一种实施方式，所述支撑管4的一端内侧固连着一号弹力绳44；所述一号弹力绳44的一端固连着所述膨胀囊5的内侧中心；所述圆套42的一端内侧固连着二号弹力绳45；所述二号弹力绳45的一端固连着所述侧边囊43的内侧；
工作时，在支撑管4内侧气压增强后，膨胀囊5会克服一号弹力绳44的弹力作用，从支撑管4的一端内侧移出支撑管4的外侧，即是一个收叠到张开的过程，支撑管4的内侧气压增强后，侧边囊43会克服二号弹力绳45的弹力作用，从圆套42的内侧越过方孔63再移动至套管6外侧，而在支撑管4内侧气压降低后，一号弹力绳44则会将膨胀囊5内侧中心先拉入支撑管4内侧，再随着支撑管4内侧气压降低至与大气压一致后，整个膨胀囊5都会被拉入支撑管4内侧，而侧边囊43在会在支撑管4内侧气压降低后，二号弹力绳45将侧边囊43拉入圆套42内侧，从而使得在套管6沿着支撑管4移动并远离驱动箱31过程中不会将侧边囊43挤坏，也使得在三角片62收紧形成棱锥形的过程中不会将膨胀囊5夹坏的情况，进而达到了对膨胀囊5和侧边囊43保护的目的。
作为本发明的一种实施方式，所述圆套42与所述圆孔41滑动连接；所述圆套42滑动后与所述方孔63相切；
工作时，方孔63在套管6移动后与圆孔41一一对应，随着支撑管4内侧气压增大，气体会给予侧边囊43的内侧一个推力，从而使得侧边囊43带动圆套42沿着圆孔41滑动，使得圆套42的另一端在移动后穿过方孔63移动至套管6外部，待圆套42移动至极限位置后，气压再推动侧边囊43，使得侧边囊43发生膨胀，实现将套管6与岩石之间的缝隙填充，而套管6与支撑管4在圆套42移动后销连接实现锁定，从而使得套管6和支撑管4无法发生相对位移，进而提高了支撑管4和套管6埋在采空区覆岩的上方的稳定性；在支撑管4内部气体压强降低后，侧边囊43会在气压作用下带动圆套42沿着圆孔41滑动，使得圆套42缩回至支撑管4内部，同时圆套42的另一端与方孔63分离，实现将套管6与支撑管4解锁，不会阻碍套管6与支撑管4发生相对位移。
作为本发明的一种实施方式，所述方孔63远离所述驱动箱31的内侧设置有矩形槽64；所述矩形槽64内滑动连接着滑板65；所述矩形槽64一端与所述套管6的外壁之间开设有滑槽66；所述滑槽66内滑动连接着螺栓67；所述螺栓67一端贯穿所述滑板65并与所述滑板65螺纹连接；
工作时，在支撑管4和套管6插入岩石缝隙处后，套管6的外壁与周围岩石的距离均不相同，即套管6与周围岩石的缝隙大小不同，甚至有些岩石在套管6扶正的情况下是抵在套管6外壁的，故需要根据缝隙的大小来选择需要侧边囊43进行膨胀的位置，即缝隙小甚至是贴合的情况下，不需要侧边囊43进行膨胀，而在缝隙大需要有东西填充的情况下，是需要侧边囊43进行填充的，因此工作人员在将套管6插入岩石缝隙后，在将套管6扶正，再观察此时岩石缝隙与套管6的位置关系，从而再将套管6拔出，拧松螺栓67，再通过螺栓67带动滑板65沿着矩形槽64滑动，从而将相对应需要膨胀囊5膨胀的方孔63打开，待方孔63打开后，再拧紧螺栓67，通过螺栓67端部与矩形槽64槽壁之间的摩擦力，使得滑板65定位至相对应的矩形槽64内部，使得需要膨胀囊5伸出的方孔63被打开，随后重新将套管6和支撑管4插入岩石缝隙内，再增强支撑管4内侧气压，侧边囊43在气压作用下凸出打开的方孔63，将需要填充的套管6与岩石之间的缝隙填充，而在方孔63被滑板65关闭下，侧边囊43无法从关闭的方孔63伸出，使得在岩石与套管6外壁间隙小或二者贴合的情况下不会发生改变，本实施例通过打开或关闭方孔63，从而使得每个侧边囊43能够膨胀的位置得到可控，从而使得每次套管6在插入岩石缝隙后，都能够通过侧边囊43进行调节或填充，使得套管6保持竖直状态，从而使得采空区监测装置1能够正放在采空区覆岩的上方，同时也可以通过改变侧边囊43需要膨胀的位置，使得套管6能够在不同角度下卡在岩石缝隙处，适用范围更广。
作为本发明的一种实施方式，所述驱动杆37的一端与所述活塞32转动连接；所述驱动杆37另一端延伸至所述驱动箱31外侧且固连着拉杆38；所述驱动杆37的另一端设置有螺纹；所述驱动箱31通过螺纹孔39与所述驱动杆37中部滑动配合；所述螺纹孔39与所述驱动杆37的另一端螺纹配合；
工作时，在只是将膨胀囊5鼓起过程中，活塞32运动受到的气压阻力较小，由此驱动杆37通过没有设置螺纹的外壁与螺纹孔39滑动配合，使得活塞32能够快速往复运动，实现将膨胀囊5快速鼓起，待膨胀囊5鼓起至与周围岩石接触后，膨胀囊5膨胀受到的阻力越来越大，随后，推动拉杆38带动驱动杆37的另一端靠近螺纹孔39，使得螺纹孔39与驱动杆37的另一端螺纹传动连接，再转动拉杆38带动驱动杆37来回转动，从而带动活塞32在驱动箱31的内侧来回往复移动，从而使得无杆腔34内的气体被压入膨胀囊5内侧，相比较滑动配合驱动活塞32而言，螺纹传动连接驱动活塞32更加省力和稳定，直至膨胀囊5膨胀至极限位置后，活塞32停止往复运动，即本实施例在膨胀囊5需要低压膨胀则使得驱动杆37与螺纹孔39滑动配合，在膨胀囊5需要高压膨胀则使得驱动杆37与螺纹孔39螺纹传动配合。
具体工作流程如下：
工作人员在将采空区监测装置1、太阳能电池板2和支撑组件3整体移动至采空区需要进行监测覆岩稳定性的地方，找到一条该监测区域内的岩石缝隙后，再将支撑管4插入岩石缝隙内，而支撑管4移动过程中会带动膨胀囊5移动，从而将膨胀囊5移动塞入岩石缝隙内，并将支撑管4固连膨胀囊5的一端移动至岩石缝隙的极限位置，随后再转动支撑管4，通过支撑管4带动采空区监测装置1和太阳能电池板2转动，从而将太阳能电池板2对准着太阳的照射方向，随后将支撑管4扶正后，再推动驱动杆37靠近活塞32方向移动，即驱动杆37会与驱动箱31发生滑动，活塞32被驱动杆37推动后会沿着驱动箱31的内壁滑动，从而通过活塞32挤压无杆腔34的内部空间，无杆腔34的空间受到活塞32挤压后变小，而由于单向出气阀和单向进气阀的作用，使得无杆腔34内部的气体受压后只能够沿着单向出气孔36排入至支撑管4的内部空间，而支撑管4远离驱动箱31的一端固连并连通着膨胀囊5，故支撑管4会将内部气体充入膨胀囊5内，膨胀囊5被气体充入后膨胀变大，在驱动杆37带动活塞32移动至极限位置后，即无杆腔34被挤压至极限位置后，再拉动驱动杆37，通过驱动杆37带动活塞32挤压有杆腔33，由于驱动杆37与驱动箱31之间滑动连接，故驱动杆37与驱动箱31之间存在间隙，使得有杆腔33的气压与驱动箱31外界气压一致，使得活塞32运动不会受到有杆腔33内的气压阻碍，在有杆腔33的空间被活塞32挤压后变小后，无杆腔34的空间渐渐变大，由于单向进气阀和单向出气阀的设置，从而使得外界气体从单向进气孔35进入无杆腔34内，对无杆腔34补充气体，待无杆腔34扩大至极限位置后，驱动杆37再推动活塞32挤压无杆腔34内部气体，从而再将无杆腔34内的气体继续沿着支撑管4挤入膨胀囊5内，从而使得膨胀囊5膨胀至极限位置，膨胀囊5膨胀后会对周围的岩石缝隙填充，使得采空区监测装置1扎根在采空区的监测位置，随后工作人员通过线束将采空区监测装置1连接，使得采空区监测装置1对采空区的覆岩稳定性进行实时监测，并通过控制系统或者数据上传箱将数据传输至服务器，实现及时数据反馈；
其中，在需要更换采空区的监测位置时，只需通过小于台阶座313内径的圆棒，使得圆棒推动圆球315，使得圆球315被圆棒推开，从而使得单向出气孔36内部的气体从圆球315与台阶座313之间的缝隙处流出，最后沿着泄压孔311排出，使得支撑管4和膨胀囊5的内部实现泄压，气体得以释放，而膨胀囊5由弹性材料制成，从而使得膨胀囊5内部气压小于自身的弹力时，膨胀囊5会自行收缩后变小，膨胀囊5再将其内部气体沿着支撑管4、泄压孔311排出后干瘪，实现支撑管4远离驱动箱31的一端解除锁定，松开圆棒推动圆球315的力，圆球315在弹簧314作用下重新抵在台阶座313上，随后，再将支撑管4的一端从岩石缝隙处拿出，再移动至需要监测的采空区的位置；在支撑管4的一端插入岩石缝隙之前，先检查支撑管4一端的膨胀囊5是否从三角片62的夹缝处裸露出来，检查膨胀囊5被三角片62保护完好后，再一只手握着套管6，另一只手握住支撑管4，从而将套管6和支撑管4的一端往岩石缝隙处插入，而套管6的一端是通过扭簧61转动连接着三角片62，而多个三角片62在扭簧61的作用下收紧形成棱锥形，形成棱锥形的三角片62能够将岩石缝隙处的碎石挤开或撞开，进而使得后来进入的套管6和支撑管4能够进入，并且形成棱锥形的三角片62能够对沿着岩石缝隙处的膨胀囊5起到保护的作用，待套管6带动三角片62移动至指定位置后，再拉动套管6另一端靠近驱动箱31移动，从而使得套管6沿着支撑管4的表面移动，在此过程中，三角片62的内壁会与支撑管4的一端外边缘形成挤压，从而使得三角片62克服扭簧61的扭力而张开，最后三角片62移动至支撑管4一端的外边缘，使得三角片62不会阻碍下一步膨胀囊5的膨胀，而需要将套管6和支撑管4的一端拔出时，先将膨胀囊5内部气体驱走，使得膨胀囊5干瘪，再推动套管6远离驱动箱31，使得三角片62在没有支撑管4一端外边缘的阻碍下，在扭簧61作用下收紧，也使得将干瘪的膨胀囊5包裹至三角片62内部；在套管6沿着支撑管4靠近驱动箱31移动，使得三角片62张开过程中，方孔63在套管6移动后与圆孔41一一对应，随后再通过活塞32挤压无杆腔34内的气体进入支撑管4内侧，支撑管4内侧的气体压强会渐渐变大，从而使得膨胀囊5和侧边囊43在气压作用下膨胀，膨胀囊5的膨胀会将支撑管4的一端周围的岩石缝隙填充，侧边囊43的膨胀使得套管6与岩石之间的间隙填充，侧边囊43在气压作用下膨胀后会越过方孔63，最后鼓出至套管6外侧，最后抵在岩石上，使得套管6与岩石之间的间隙得到填充，使得支撑管4在使用过程中不会因为与岩石存在缝隙而造成乱晃的情况出现；而在支撑管4的内侧气压降低后，膨胀囊5和侧边囊43会干瘪，侧边囊43会干瘪收缩至圆套42内；在支撑管4内侧气压增强后，膨胀囊5会克服一号弹力绳44的弹力作用，从支撑管4的一端内侧移出支撑管4的外侧，即是一个收叠到张开的过程，支撑管4的内侧气压增强后，侧边囊43会克服二号弹力绳45的弹力作用，从圆套42的内侧越过方孔63再移动至套管6外侧，而在支撑管4内侧气压降低后，一号弹力绳44则会将膨胀囊5内侧中心先拉入支撑管4内侧，再随着支撑管4内侧气压降低至与大气压一致后，整个膨胀囊5都会被拉入支撑管4内侧，而侧边囊43在会在支撑管4内侧气压降低后，二号弹力绳45将侧边囊43拉入圆套42内侧；方孔63在套管6移动后与圆孔41一一对应，随着支撑管4内侧气压增大，气体会给予侧边囊43的内侧一个推力，从而使得侧边囊43带动圆套42沿着圆孔41滑动，使得圆套42的另一端在移动后穿过方孔63移动至套管6外部，待圆套42移动至极限位置后，气压再推动侧边囊43，使得侧边囊43发生膨胀，实现将套管6与岩石之间的缝隙填充，而套管6与支撑管4在圆套42移动后销连接实现锁定，从而使得套管6和支撑管4无法发生相对位移；在支撑管4内部气体压强降低后，侧边囊43会在气压作用下带动圆套42沿着圆孔41滑动，使得圆套42缩回至支撑管4内部，同时圆套42的另一端与方孔63分离，实现将套管6与支撑管4解锁；在支撑管4和套管6插入岩石缝隙处后，套管6的外壁与周围岩石的距离均不相同，即套管6与周围岩石的缝隙大小不同，甚至有些岩石在套管6扶正的情况下是抵在套管6外壁的，故需要根据缝隙的大小来选择需要侧边囊43进行膨胀的位置，即缝隙小甚至是贴合的情况下，不需要侧边囊43进行膨胀，而在缝隙大需要有东西填充的情况下，是需要侧边囊43进行填充的，因此工作人员在将套管6插入岩石缝隙后，在将套管6扶正，再观察此时岩石缝隙与套管6的位置关系，从而再将套管6拔出，拧松螺栓67，再通过螺栓67带动滑板65沿着矩形槽64滑动，从而将相对应需要膨胀囊5膨胀的方孔63打开，待方孔63打开后，再拧紧螺栓67，通过螺栓67端部与矩形槽64槽壁之间的摩擦力，使得滑板65定位至相对应的矩形槽64内部，使得需要膨胀囊5伸出的方孔63被打开，随后重新将套管6和支撑管4插入岩石缝隙内，再增强支撑管4内侧气压，侧边囊43在气压作用下凸出打开的方孔63，将需要填充的套管6与岩石之间的缝隙填充，而在方孔63被滑板65关闭下，侧边囊43无法从关闭的方孔63伸出，使得在岩石与套管6外壁间隙小或二者贴合的情况下不会发生改变；在膨胀囊5需要低压膨胀则使得驱动杆37与螺纹孔39滑动配合，在膨胀囊5需要高压膨胀则使得驱动杆37与螺纹孔39螺纹传动配合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种采空区覆岩稳定性监测系统，包括
采空区监测装置(1)；所述采空区监测装置(1)用于监测采空区覆岩稳定性；
太阳能电池板(2)；所述太阳能电池板(2)固连在所述采空区监测装置(1)的上端；所述太阳能电池板(2)用于将太阳能转换成电能，并为所述采空区监测装置(1)提供电能；
支撑组件(3)；所述支撑组件(3)固连在所述采空区监测装置(1)的下端；
其特征在于，所述支撑组件(3)包括：
驱动箱(31)；所述驱动箱(31)的内部形状为长方体；
活塞(32)；所述活塞(32)滑动密封连接在所述驱动箱(31)的内壁；所述活塞(32)将驱动箱(31)的内部空间分隔为有杆腔(33)和无杆腔(34)；
驱动杆(37)；所述驱动杆(37)中部与所述驱动箱(31)的壳壁滑动配合；所述驱动杆(37)的一端位于所述有杆腔(33)并与所述活塞(32)连接；
单向进气孔(35)；所述单向进气孔(35)设置在所述驱动箱(31)的外壁，并与所述无杆腔(34)连通；
单向出气孔(36)；所述单向出气孔(36)设置在所述驱动箱(31)的下端；所述单向出气孔(36)与所述无杆腔(34)连通；
支撑管(4)；所述支撑管(4)固连在所述驱动箱(31)的下端，所述支撑管(4)的中心与所述单向出气孔(36)连通；
膨胀囊(5)；所述膨胀囊(5)固连在所述支撑管(4)的一端；
所述支撑管(4)的一端外壁套设套管(6)；所述套管(6)外壁为方形；所述套管(6)内壁与所述支撑管(4)滑动连接；所述套管(6)靠近所述膨胀囊(5)的一端边缘通过扭簧(61)转动连接着三角片(62)；多个所述三角片(62)组合形成棱锥形；所述膨胀囊(5)在干瘪状态下位于所述三角片(62)的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，其特征在于：所述驱动箱(31)的外壁设置有泄压孔(311)；所述泄压孔(311)与所述单向出气孔(36)连通；所述泄压孔(311)内设置有泄气阀(312)；所述泄气阀(312)包括台阶座(313)、弹簧(314)和圆球(315)。
3.根据权利要求1所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，其特征在于：所述支撑管(4)的外壁横截面为方形；所述套管(6)的内壁与所述支撑管(4)的外壁相配合；所述支撑管(4)的外壁贯穿设置有圆孔(41)；所述套管(6)的外壁贯穿设置有方孔(63)；所述方孔(63)在套管(6)移动后与所述圆孔(41)一一对应；所述圆孔(41)内侧设置有圆套(42)；所述圆套(42)一端延伸至所述支撑管(4)的内部；所述圆套(42)的一端内壁固连着侧边囊(43)；所述侧边囊(43)与所述膨胀囊(5)的材质相同。
4.根据权利要求3所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，其特征在于：所述支撑管(4)的一端内侧固连着一号弹力绳(44)；所述一号弹力绳(44)的一端固连着所述膨胀囊(5)的内侧中心；所述圆套(42)的一端内侧固连着二号弹力绳(45)；所述二号弹力绳(45)的一端固连着所述侧边囊(43)的内侧。
5.根据权利要求3所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，其特征在于：所述圆套(42)与所述圆孔(41)滑动连接；所述圆套(42)滑动后与所述方孔(63)相切。
6.根据权利要求3所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，其特征在于：所述方孔(63)远离所述驱动箱(31)的内侧设置有矩形槽(64)；所述矩形槽(64)内滑动连接着滑板(65)；所述矩形槽(64)一端与所述套管(6)的外壁之间开设有滑槽(66)；所述滑槽(66)内滑动连接着螺栓(67)；所述螺栓(67)一端贯穿所述滑板(65)并与所述滑板(65)螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种采空区覆岩稳定性监测系统，其特征在于：所述驱动杆(37)的一端与所述活塞(32)转动连接；所述驱动杆(37)另一端延伸至所述驱动箱(31)外侧且固连着拉杆(38)；所述驱动杆(37)的另一端设置有螺纹；所述驱动箱(31)通过螺纹孔(39)与所述驱动杆(37)中部滑动配合；所述螺纹孔(39)与所述驱动杆(37)的另一端螺纹配合。
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