CN116045769B - 一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测距技术领域，具体公开了一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，包括收纳式中管、连接边管、深度水平调整检测机构、弹性收纳辊、水平边杆，两个所述连接边管与一个所述收纳式中管组成裂缝边缘距离检测模块，所述弹性收纳辊、所述水平边杆组成边缘水平间距与垂直落差综合检测模块，所述低点被动执行单元的所述中侧外套管侧面安装有深度水平调整检测机构；解决了针对于宽地裂缝下的地裂缝规格参数的快速测量问题，巧妙利用联动测量绳与补偿滑块的配合，在力平衡时，联动测量绳处于垂直状态，综合获取了地裂缝的规格参数，结构简单，适用于户外携带现场快速检测，同时检测效率也得到了提高。

Description

一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统

技术领域

本发明涉及测距技术领域，具体是一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统。

背景技术

由于地下抽采、挖掘导致地面塌陷产生地裂缝，为了准确的评估地裂缝，因此需要对地裂缝的距离参数进行测量，地裂缝根据不同塌陷程度产生不同的长度、边缘间距、边缘垂直落差、深度等参数，当地裂缝较小时，操作人员可以通过工具横跨地裂缝进行测量，或者在地裂缝两端设置机构进行测量，但是当地裂缝宽度过大时，两端检测的方式并不适用，煤矿采空导致的地裂缝灾害会产生不同规格的地裂缝，有些地裂缝裂隙最大宽度过长时，由于采煤塌陷造成的地裂缝间距过大，在绵延长度增加的情况下，操作人员在一侧时，很难在地裂缝对立侧安装机构，需要绕行地裂缝，因为横跨地裂缝时，容易出现危险，并且地裂缝区域如果表面土壤不牢固，在横跨时，很容易造成边缘坍塌，产生安全事故，而不横跨地裂缝，借助简单工具无法完成测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，包括收纳式中管、连接边管、深度水平调整检测机构、弹性收纳辊、水平边杆；所述连接边管的数量为两个，所述收纳式中管位于两个所述连接边管之间，两个所述连接边管与一个所述收纳式中管组成裂缝边缘距离检测模块，两个所述连接边管的相对侧均固定连接有上下分布的两个滑动限位板，所述滑动限位板与所述收纳式中管滑动连接，其中两个端部相对的所述滑动限位板之间设置有推动两个所述连接边管相对位移的电动推杆，所述收纳式中管的底部固定连接有传动齿条，所述电动推杆的端部固定连接有主动齿条，所述传动齿条与所述主动齿条之间通过差速调整器传动连接，使所述收纳式中管与所述连接边管的运动行程为两个所述连接边管之间运动行程的一半，使所述连接边管的中点始终位于裂缝边缘距离检测模块的中心处。

所述弹性收纳辊、所述水平边杆组成边缘水平间距与垂直落差综合检测模块，所述水平边杆的数量为两个，所述水平边杆包括中侧外套管、边侧滑动杆、水平调整盘，所述中侧外套管位于所述收纳式中管的一侧，所述边侧滑动杆、所述中侧外套管随着所述连接边管、所述收纳式中管相对滑动而滑动，所述边侧滑动杆的末端设置有水平调整盘，所述水平调整盘转动连接在所述连接边管的侧面，两个所述水平边杆分为高点主动执行单元和低点被动执行单元，其中高点主动执行单元的所述水平调整盘通过电控驱动件控制转动，所述中侧外套管上均开设有水平间距补偿滑槽，所述水平间距补偿滑槽内滑动连接有补偿滑块，所述弹性收纳辊设置在所述收纳式中管的中点处，所述弹性收纳辊内收卷有联动测量绳，所述收纳式中管的两端设置有用于所述联动测量绳引出的引导管，位于所述弹性收纳辊两端的所述联动测量绳分别与所述补偿滑块固定连接。

所述低点被动执行单元的所述中侧外套管侧面安装有深度水平调整检测机构，所述深度水平调整检测机构上滑动连接有滑块，所述滑块外部转动连接有放线仓，所述放线仓内收卷有垂直测量绳。

作为本发明再进一步的方案：位于下方的所述滑动限位板上开设有与所述主动齿条配合的滑槽，所述主动齿条端部与所述电动推杆伸缩端侧面通过延伸块固定连接，所述主动齿条除端部部分外与所述电动推杆均具有间距。

作为本发明再进一步的方案：位于上方的所述滑动限位板内开设有与所述传动齿条相配合的滑槽，所述差速调整器通过支架固定连接在位于上方的所述滑动限位板的端部，所述差速调整器与所述传动齿条始终啮合。

作为本发明再进一步的方案：所述连接边管远离所述收纳式中管的一端均安装有转动连接调整器，所述转动连接调整器的端部均固定连接有插入部，所述转动连接调整器的端部可拆卸连接有对所述插入部进行封闭保护的保护部。

作为本发明再进一步的方案：所述中侧外套管的内部开设有收纳滑槽，所述边侧滑动杆滑动连接在所述收纳滑槽的内部，所述收纳滑槽与所述边侧滑动杆之间设置有滑动阻尼层，所述补偿滑块与所述水平间距补偿滑槽的滑动摩擦力小于所述边侧滑动杆与所述收纳滑槽的滑动摩擦力。

作为本发明再进一步的方案：所述中侧外套管上均开设有与所述引导管相配合的方槽，其中所述高点主动执行单元的方槽位于所述引导管的上方，所述低点被动执行单元的方槽位于所述引导管的下方。

作为本发明再进一步的方案：所述收纳式中管的侧壁均固定连接有两个与所述方槽相对边限位的限位销。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

解决了针对于宽地裂缝下的地裂缝规格参数的快速测量问题，使操作人员在地裂缝单端进行操作即可获取地裂缝边缘长度，同时利用水平边杆与弹性收纳辊的配合，通过高点抬升、低点释放，达到双端水平目的，巧妙利用联动测量绳与补偿滑块的配合，在力平衡时，联动测量绳处于垂直状态，通过联动测量绳释放长度获取地裂缝的垂直落差，同时补偿滑块的补偿作用，对水平边杆长度进行修正，从而获得地裂缝两个边缘的水平间距，同时借助深度水平调整检测机构以及结合上述参数，获得地裂缝低边距底最大深度以及地裂缝高边距地最大深度，综合获取了地裂缝的规格参数，结构简单，适用于户外携带现场快速检测，同时检测效率也得到了提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统的使用示意图；

图2为一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统的立体示意图；

图3为一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统中中侧外套管局部立体示意图；

图4为一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统中收纳式中管的剖面示意图；

图5为一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统中水平边杆开启示意图；

图6为一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统中弹性收纳辊的收卷示意图；

图中：1、收纳式中管；11、限位销；12、传动齿条；2、连接边管；21、滑动限位板；22、差速调整器；23、电动推杆；231、主动齿条；3、转动连接调整器；31、插入部；32、保护部；4、深度水平调整检测机构；41、滑块；42、放线仓；5、弹性收纳辊；51、引导管；52、联动测量绳；6、水平边杆；61、中侧外套管；611、水平间距补偿滑槽；612、收纳滑槽；62、边侧滑动杆；63、水平调整盘；64、补偿滑块。

具体实施方式

请参阅图1-图6：该系统更加符合操作人员携带前往户外地裂缝现场，使操作人员在单向操作的情况下，同时对地裂缝的检测参数可以不需要调试快速进行获取，从而快速对地裂缝情况进行评估。

一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统包括收纳式中管1、连接边管2、深度水平调整检测机构4、弹性收纳辊5、水平边杆6；为了保证携带的便利性，因此将整体结构组成设置为收纳式中管1、连接边管2、水平边杆6，使整体形状为杆状，更加便于携带。

进一步的，连接边管2的数量为两个，收纳式中管1位于两个连接边管2之间，两个连接边管2与一个收纳式中管1组成裂缝边缘距离检测模块，两个连接边管2的相对侧均固定连接有上下分布的两个滑动限位板21，滑动限位板21与收纳式中管1滑动连接，其中两个端部相对的滑动限位板21之间设置有推动两个连接边管2相对位移的电动推杆23，收纳式中管1的底部固定连接有传动齿条12，电动推杆23的端部固定连接有主动齿条231，传动齿条12与主动齿条231之间通过差速调整器22传动连接，使收纳式中管1与连接边管2的运动行程为两个连接边管2之间运动行程的一半，使连接边管2的中点始终位于裂缝边缘距离检测模块的中心处，位于下方的所述滑动限位板21上开设有与主动齿条231配合的滑槽，主动齿条231端部与电动推杆23伸缩端侧面通过延伸块固定连接，主动齿条231除端部部分外与电动推杆23均具有间距。

请参阅图1，在裂缝边缘距离检测模块中，连接边管2的数量为两个，收纳式中管1为一个，连接边管2与收纳式中管1、连接边管2与连接边管2均发生相对滑动，为了保证收纳式中管1滑动的稳定性，同时对弹性收纳辊5的中心结构进行避让，因此连接边管2端部设置了两个滑动限位板21，滑动限位板21伸入收纳式中管1的内部，而其中一个下方的滑动限位板21安装有电动推杆23，由于电动推杆23往往采用双管式结构，伸缩端套设在内部，伸缩距离与电动推杆23的外套管长度有关，因此安装有电动推杆23的滑动限位板21内部开设有让位区域，使电动推杆23处于收缩极限状态下，电动推杆23的收缩端头位于电动推杆23的外部，电动推杆23的整体长度收纳在滑动限位板21的内部，此时电动推杆23另一端与另一个滑动限位板21固定连接，设置电动推杆23的目的，主要为了使操作人员在地裂缝一侧可以将整个裂缝边缘距离检测模块的长度进行延伸，从而使裂缝边缘距离检测模块的另一端搭在对侧地裂缝的边缘，而当两个连接边管2发生相对位移后，此时收纳式中管1的位置偏离了裂缝边缘距离检测模块的中部，因此设置了差速调整器22。

请参阅图5，首先电动推杆23在运动后，会带动主动齿条231运动，主动齿条231端部与电动推杆23伸缩端侧面通过延伸块固定连接，主动齿条231除端部部分外与电动推杆23均具有间距，此时位于下方的所述滑动限位板21上开设有与主动齿条231配合的滑槽，使主动齿条231不会对电动推杆23的自身结构产生影响，此时电动推杆23运动时，推动主动齿条231运动，差速调整器22包括一个主齿轮和一个大减速齿轮，大加速齿轮内侧固定连接与主齿轮规格一致的副齿轮，通过副齿轮与传动齿条12啮合，如果副齿轮与传动齿条12间距不足，可以增加传动齿条12的高度，此时主齿轮与大减速齿轮由于啮合原因，使主齿轮和副齿轮的转速出现转速差，当转速差到达2：1时，电动推杆23运动1米，通过差速调整器22带动传动齿条12运动半米，从而使收纳式中管1始终位于裂缝边缘距离检测模块中心处，从而满足后续的检测，同时随着裂缝边缘距离检测模块的伸长，直至另一端的连接边管2达到地裂缝边缘处时，通过观察电动推杆23的推动量加上原始长度即可获取裂缝长度，或者在连接边管2、滑动限位板21、收纳式中管1上设置刻度线，通过刻度叠加获取，此时裂缝边缘距离检测模块可以获取图1中的L1距离，L1*2即可获取地裂缝边缘间距。

弹性收纳辊5、水平边杆6组成边缘水平间距与垂直落差综合检测模块，水平边杆6的数量为两个，水平边杆6包括中侧外套管61、边侧滑动杆62、水平调整盘63，中侧外套管61位于收纳式中管1的一侧，边侧滑动杆62、中侧外套管61随着连接边管2、收纳式中管1相对滑动而滑动，边侧滑动杆62的末端设置有水平调整盘63，水平调整盘63转动连接在连接边管2的侧面，两个水平边杆6分为高点主动执行单元和低点被动执行单元，其中高点主动执行单元的水平调整盘63通过电控驱动件控制转动，中侧外套管61上均开设有水平间距补偿滑槽611，水平间距补偿滑槽611内滑动连接有补偿滑块64，弹性收纳辊5设置在收纳式中管1的中点处，弹性收纳辊5内收卷有联动测量绳52，收纳式中管1的两端设置有用于联动测量绳52引出的引导管51，位于弹性收纳辊5两端的联动测量绳52分别与补偿滑块64固定连接。

如图1所示，此时裂缝边缘距离检测模块获取了地裂缝边缘长度后，裂缝边缘距离检测模块处于倾斜状态，此时地裂缝的边缘水平间距L2*2，无法获取；因此边缘水平间距与垂直落差综合检测模块对此进行测量，此时将水平边杆6分为高点主动执行单元和低点被动执行单元，为了满足户外需求，简化结构同时能够测量为标准，此时高点主动执行单元提供动力克服重力做功，而低点被动执行单元则利用重力做功，通过平衡进行实现，因此设置了弹性收纳辊5。

弹性收纳辊5位于收纳式中管1的中点处，通过差速调整器22已经实现了收纳式中管1的中心调控，而中侧外套管61与收纳式中管1贴合，边侧滑动杆62设置在连接边管2上，因此收纳式中管1、连接边管2在长度发生变化后，中侧外套管61、边侧滑动杆62也发生滑动变化，使中侧外套管61、边侧滑动杆62产生的长度与收纳式中管1、连接边管2产生的长度相适配，在该情况下，通过高点主动执行单元的水平调整盘63带动中侧外套管61、边侧滑动杆62转动至水平，此时边侧滑动杆62将联动测量绳52从引导管51内拉出，引导管51与收纳式中管1转动连接，此时联动测量绳52迫使引导管51发生角度变化，弹性收纳辊5发生转动，弹性收纳辊5内部的扭簧以及任意弹力转动复位件发生弹性形变施加拉力，直至联动测量绳52带动补偿滑块64在水平间距补偿滑槽611内进行滑动至联动测量绳52与中侧外套管61垂直时，此时发生受力平衡，而此时由于高点主动执行单元迫使弹性收纳辊5转动，此时弹性收纳辊5的另一端将联动测量绳52释放，从而使中侧外套管61受到重力影响直至水平，此时联动测量绳52的拉伸距离一致，从而可以根据联动测量绳52的拉伸距离获取地裂缝边缘垂直落差h1，测量方式可以在联动测量绳52外部设置刻度线目视观察，或者采用角度传感器判断弹性收纳辊5的转动圈数根据弹性收纳辊5的直径获取h1的数值，同时由于补偿滑块64的滑动补偿，根据中侧外套管61、边侧滑动杆62的延伸距离长度减去补偿滑块64的滑动长度即可获取距离参数L2，从而获取地裂缝的边缘水平间距。

低点被动执行单元的中侧外套管61侧面安装有深度水平调整检测机构4，深度水平调整检测机构4上滑动连接有滑块41，滑块41外部转动连接有放线仓42，放线仓42内收卷有垂直测量绳。

利用低点被动执行单元设置深度水平调整检测机构4，可以直接获取地裂缝低位边缘距离地裂缝的缝隙底部深度，深度水平调整检测机构4整体为丝杆传动机构，通过丝杆带动滑块41滑动调整放线仓42的位置进行找底，找底后，通过放线仓42内部电机释放收卷的垂直测量绳，在绳索底部设置锤头，通过记录放线仓42电机转动圈数获取地裂缝最低端与缝最深处的深度，同时利用h1与h2的和获取地裂缝高边与缝底深度的间距。

位于上方的滑动限位板21内开设有与传动齿条12相配合的滑槽，差速调整器22通过支架固定连接在位于上方的滑动限位板21的端部，差速调整器22与传动齿条12始终啮合。

由于两个滑动限位板21之间通过电动推杆23连接后，此时收纳式中管1与连接边管2可以出现转动的情况，此时通过传动齿条12与位于上方的滑动限位板21内滑槽配合，从而达到了收纳式中管1滑动限位的目的，而当差速调整器22与传动齿条12始终啮合时，在电动推杆23停止工作后，电动推杆23自锁机构进行锁止，此时传动齿条12与差速调整器22也无法传动，从而达到收纳式中管1、连接边管2锁止的目的。

连接边管2远离收纳式中管1的一端均安装有转动连接调整器3，转动连接调整器3的端部均固定连接有插入部31，转动连接调整器3的端部可拆卸连接有对插入部31进行封闭保护的保护部32。

为了使操作更加方便，此时操作人员可以将插入部31插入自己所在的缝隙边缘，通过保护部32对其进行封闭保护，在插入部31掺入后，通过调整收纳式中管1的角度，控制连接边管2推动直至插入裂隙对侧上端，即可进行操作，虽然该装置采用高点、低点的方式，在实际现场中，操作人员也不清楚所在侧是不是高点或者低点，为了避免绕行操作，因此高点水平调整盘63的开启按键以及电动推杆23的开启按键可以设置在两个连接边管2上，或者采用遥控的形式操作。

中侧外套管61的内部开设有收纳滑槽612，边侧滑动杆62滑动连接在收纳滑槽612的内部，收纳滑槽612与边侧滑动杆62之间设置有滑动阻尼层，补偿滑块64与水平间距补偿滑槽611的滑动摩擦力小于边侧滑动杆62与收纳滑槽612的滑动摩擦力。

中侧外套管61与边侧滑动杆62通过收纳滑槽612内部的橡胶层增加滑动摩擦力，同时降低补偿滑块64与水平间距补偿滑槽611的滑动摩擦力，此时使弹性收纳辊5对联动测量绳52提供拉力时，不会造成中侧外套管61、边侧滑动杆62收缩，避免出现测量误差，导致联动测量绳52无法与边侧滑动杆62垂直。

中侧外套管61上均开设有与引导管51相配合的方槽，其中高点主动执行单元的方槽位于引导管51的上方，低点被动执行单元的方槽位于引导管51的下方，收纳式中管1的侧壁均固定连接有两个与方槽相对边限位的限位销11；方槽可以与限位销11配合，在上述说明阻尼的情况下，收纳式中管1可以通过限位销11对方槽施加拉力，使中侧外套管61与边侧滑动杆62发生相对运动，同时由于两个收纳式中管1的滑动方向相反，因此方槽的开口方向也相反。

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 (7)

1.一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：包括收纳式中管（1）、连接边管（2）、深度水平调整检测机构（4）、弹性收纳辊（5）、水平边杆（6）；所述连接边管（2）的数量为两个，所述收纳式中管（1）位于两个所述连接边管（2）之间，两个所述连接边管（2）与一个所述收纳式中管（1）组成裂缝边缘距离检测模块，两个所述连接边管（2）的相对侧均固定连接有上下分布的两个滑动限位板（21），所述滑动限位板（21）与所述收纳式中管（1）滑动连接，其中两个端部相对的所述滑动限位板（21）之间设置有推动两个所述连接边管（2）相对位移的电动推杆（23），所述收纳式中管（1）的底部固定连接有传动齿条（12），所述电动推杆（23）的端部固定连接有主动齿条（231），所述传动齿条（12）与所述主动齿条（231）之间通过差速调整器（22）传动连接，使所述收纳式中管（1）与所述连接边管（2）的运动行程为两个所述连接边管（2）之间运动行程的一半，使所述连接边管（2）的中点始终位于裂缝边缘距离检测模块的中心处；所述弹性收纳辊（5）、所述水平边杆（6）组成边缘水平间距与垂直落差综合检测模块，所述水平边杆（6）的数量为两个，所述水平边杆（6）包括中侧外套管（61）、边侧滑动杆（62）、水平调整盘（63），所述中侧外套管（61）位于所述收纳式中管（1）的一侧，所述边侧滑动杆（62）、所述中侧外套管（61）随着所述连接边管（2）、所述收纳式中管（1）相对滑动而滑动，所述边侧滑动杆（62）的末端设置有所述水平调整盘（63），所述水平调整盘（63）转动连接在所述连接边管（2）的侧面，两个所述水平边杆（6）分为高点主动执行单元和低点被动执行单元，其中高点主动执行单元的所述水平调整盘（63）通过电控驱动件控制转动，所述中侧外套管（61）上均开设有水平间距补偿滑槽（611），所述水平间距补偿滑槽（611）内滑动连接有补偿滑块（64），所述弹性收纳辊（5）设置在所述收纳式中管（1）的中点处，所述弹性收纳辊（5）内收卷有联动测量绳（52），所述收纳式中管（1）的两端设置有用于所述联动测量绳（52）引出的引导管（51），位于所述弹性收纳辊（5）两端的所述联动测量绳（52）分别与所述补偿滑块（64）固定连接；所述低点被动执行单元的所述中侧外套管（61）侧面安装有深度水平调整检测机构（4），所述深度水平调整检测机构（4）上滑动连接有滑块（41），所述滑块（41）外部转动连接有放线仓（42），所述放线仓（42）内收卷有垂直测量绳。

2.根据权利要求1所述的一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：位于下方的所述滑动限位板（21）上开设有与所述主动齿条（231）配合的滑槽，所述主动齿条（231）端部与所述电动推杆（23）伸缩端侧面通过延伸块固定连接，所述主动齿条（231）除端部部分外与所述电动推杆（23）均具有间距。

3.根据权利要求1所述的一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：位于上方的所述滑动限位板（21）内开设有与所述传动齿条（12）相配合的滑槽，所述差速调整器（22）通过支架固定连接在位于上方的所述滑动限位板（21）的端部，所述差速调整器（22）与所述传动齿条（12）始终啮合。

4.根据权利要求1所述的一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：所述连接边管（2）远离所述收纳式中管（1）的一端均安装有转动连接调整器（3），所述转动连接调整器（3）的端部均固定连接有插入部（31），所述转动连接调整器（3）的端部可拆卸连接有对所述插入部（31）进行封闭保护的保护部（32）。

5.根据权利要求1所述的一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：所述中侧外套管（61）的内部开设有收纳滑槽（612），所述边侧滑动杆（62）滑动连接在所述收纳滑槽（612）的内部，所述收纳滑槽（612）与所述边侧滑动杆（62）之间设置有滑动阻尼层，所述补偿滑块（64）与所述水平间距补偿滑槽（611）的滑动摩擦力小于所述边侧滑动杆（62）与所述收纳滑槽（612）的滑动摩擦力。

6.根据权利要求1所述的一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：所述中侧外套管（61）上均开设有与所述引导管（51）相配合的方槽，其中所述高点主动执行单元的方槽位于所述引导管（51）的上方，所述低点被动执行单元的方槽位于所述引导管（51）的下方。

7.根据权利要求6所述的一种用于采煤塌陷区的地裂缝测量系统，其特征在于：所述收纳式中管（1）的侧壁均固定连接有两个与所述方槽相对边限位的限位销（11）。