CN116124084B - 一种煤矿采空区地面沉降监测装置 - Google Patents

一种煤矿采空区地面沉降监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矿采空区地面沉降监测装置,涉及煤矿监测设备技术领域;其包括:固定轴盘,均匀分布在采空区地面上,并形成多个测点;钻取杆,用于对采矿区地面取土采样,以获得地面各分层信息;插接定位机构,为排列设置的多个,各插接定位机构能够对应分布在地面各分层区域中;位移检测组件,连接在各插接定位机构之间;以及定位传感器,安装在各固定轴盘上,固定轴盘上方均架空设有遥感接收器;本发明中能够优先根据钻取杆对采空区地面进行取土分析,各插接定位机构分别定位在地质各分层区域中,由位移检测组件对地面沉降进行监测,根据对应分层沉降情况预测采空区地面沉降的速率和幅度,以便采取补救手段,适用于多种地质。

Description

一种煤矿采空区地面沉降监测装置
技术领域
本发明属于煤矿监测设备技术领域,具体是一种煤矿采空区地面沉降监测装置。
背景技术
煤矿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,而在煤矿采空区常常会发生地表沉降灾害,因此需利用相关的设备进行实时监测,现有的监测设备局限性较大,不能应对不同的地质条件使用,同时多数检测设备受地面沉降地压作用下主体出现损坏失效,影响监测精度。因此,本领域技术人员提供了一种煤矿采空区地面沉降监测装置,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监测装置,其包括:
固定轴盘,均匀分布在采空区地面上,并形成多个测点;
钻取杆,用于对采空区地面取土采样,以获得地质各分层信息;
插接定位机构,为排列设置的多个,各所述插接定位机构能够对应分布在地质各分层区域中;
位移检测组件,连接在各所述插接定位机构之间;以及
定位传感器,安装在各所述固定轴盘上,所述固定轴盘上方均架空设有遥感接收器。
进一步,作为优选,所述位移检测组件包括:
外轴管,固定在所述插接定位机构的下方;
螺纹管,与所述插接定位机构同轴设置;
调节杆,可拆卸的与所述螺纹管螺纹连接,所述调节杆的一端滑动伸入所述外轴管内;
内弹簧,套接在所述调节杆上且位于外轴管内;以及
位移传感器,设置在所述调节杆的端部,所述外轴管内固定有信号接收器。
进一步,作为优选,所述插接定位机构包括:
外轴筒;
内固定盘,同轴固定在所述外轴筒内;
中间轴,滑动设置在所述内固定盘内,所述中间轴的一端与所述位移检测组件中螺纹管相连接;
导套,嵌入固定在所述内固定盘内,所述中间轴滑动伸入所述导套中;
密封压盘,密封滑动设置在所述外轴筒内并位于内固定盘的下方,所述中间轴的一端与所述密封压盘相固定;
扩压组件,安装在所述密封压盘上。
进一步,作为优选,所述密封压盘与所述内固定盘之间形成储存腔,所述储存腔内定量存放有混凝土,且所述外轴筒的侧壁上开设有多个流通口,所述外轴筒上还套接有环形滤网;所述储存腔内还周向分布有多个储水囊,所述储水囊能够在挤压下产生破裂。
进一步,作为优选,所述导套侧壁上开设有弧形滑孔,所述中间轴上固定有定位销,所述定位销滑动设置在所述弧形滑孔内,使得所述密封压盘能够随所述中间轴滑动作用下进行扭转。
进一步,作为优选,所述密封压盘表面设有齿槽。
进一步,作为优选,所述扩压组件包括:
内环座,同轴固定在所述中间轴上;
扩压件,周向分布在所述内环座上,所述扩压件与所述内环座之间设置有连接弹簧;
上环架,可相对转动的嵌入设置在所述内固定盘的下方,所述上环架上设有多个与所述扩压件相对应的顶杆,所述顶杆的一端滑动伸入所述内环座内;
顶件,固定在所述顶杆远离上环架的一端,且所述顶件的一端与所述扩压件相抵靠接触,且其接触面呈斜面结构。
进一步,作为优选,所述中间轴上套接有支撑弹簧,所述支撑弹簧的一端与外轴筒相抵靠接触,且所述支撑弹簧的弹力强度小于所述位移检测组件中的内弹簧的弹力强度。
进一步,作为优选,所述中间轴能够在滑动下驱动扩压组件位移至外轴筒上流通口等高位置处。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明中能够优先根据钻取杆对采空区地面进行取土分析,而后各插接定位机构分别定位在地质各分层区域中,由位移检测组件对地面沉降进行监测,从而根据对应分层沉降情况预测采空区地面沉降的速率和幅度,以便采取补救手段,适用于多种地质。
附图说明
图1为一种煤矿采空区地面沉降监测装置的结构示意图;
图2为一种煤矿采空区地面沉降监测装置中钻取杆的结构示意图;
图3为一种煤矿采空区地面沉降监测装置中位移检测组件的结构示意图;
图4为一种煤矿采空区地面沉降监测装置中插接定位机构的结构示意图;
图5为一种煤矿采空区地面沉降监测装置中导套的结构示意图;
图6为一种煤矿采空区地面沉降监测装置中扩压组件的结构示意图;
图中:1、固定轴盘;11、定位传感器;12、遥感接收器;13、钻取杆;2、插接定位机构;21、外轴筒;22、内固定盘;23、中间轴;24、导套;25、密封压盘;26、支撑弹簧;210、环形滤网;27、储水囊;28、弧形滑孔;29、定位销;3、位移检测组件;31、外轴管;32、螺纹管;33、调节杆;34、位移传感器;35、信号接收器;4、扩压组件;41、内环座;42、扩压件;43、连接弹簧;44、上环架;45、顶杆。
具体实施方式
请参阅图1~图6,本发明实施例中,一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其包括:
固定轴盘1,均匀分布在采空区地面上,并形成多个测点;
钻取杆13,用于对采空区地面取土采样,以获得地质分层信息;
插接定位机构2,为排列设置的多个,各所述插接定位机构2能够对应分布在地质各分层区域中;
位移检测组件3,连接在各所述插接定位机构2之间;以及
定位传感器11,安装在各所述固定轴盘1上,所述固定轴盘1上方均架空设有遥感接收器12,遥感接收器12能够定期接收定位传感器11的位移变化信息;也就是说,在采空区地面沉降监测中,优先由钻取杆13对监测区域进行取土分析,从而获得大致地质分层信息,而后根据地质分层信息将对应的插接定位机构2定位在地质各分层内,从而能够由多个位移检测组件3对各分层进行沉降位移监测。
本实施例中,所述位移检测组件3包括:
外轴管31,固定在所述插接定位机构2的下方;
螺纹管32,与所述插接定位机构2同轴设置;
调节杆33,可拆卸的与所述螺纹管32螺纹连接,所述调节杆33的一端滑动伸入所述外轴管31内;
内弹簧,套接在所述调节杆33上且位于所述外轴管31内;以及
位移传感器34,设置在所述调节杆33的端部,所述外轴管31内固定有信号接收器35,这其中可根据各分层厚度对应更换不同规格的调节杆33,确保插接定位机构2完全定位在对应分层中,当地面出现沉降时,对应的插接定位机构2能够在位移下拉动调节杆33轴向滑动,此时由位移传感器34检测位移距离。
作为较佳的实施例,所述插接定位机构2包括:
外轴筒21;
内固定盘22,同轴固定在所述外轴筒21内;
中间轴23,滑动设置在所述内固定盘22内,所述中间轴23的一端与所述位移检测组件3中螺纹管32相连接;
导套24,嵌入固定在所述内固定盘22内,所述中间轴23滑动伸入所述导套24中;
密封压盘25,密封滑动设置在所述外轴筒21内并位于内固定盘22的下方,所述中间轴23的一端与所述密封压盘25相固定;
扩压组件4,安装在所述密封压盘25上。
本实施例中,所述密封压盘25与所述内固定盘22之间形成储存腔,所述储存腔内定量存放有混凝土,且所述外轴筒21的侧壁上开设有多个流通口,所述外轴筒21上还套接有环形滤网210;所述储存腔内还周向分布有多个储水囊27,所述储水囊27能够在挤压下产生破裂,当地面出现沉降时,对应分层中的外轴筒21进行滑动位移,此时内固定盘22与密封压盘25之间距离逐步缩短,形成对混凝土的挤压作用,之后储水囊能够破裂使得水与混凝土融合,从而使得外轴筒21与地质分层之间产生连接固定,避免受地压作用造成外轴筒破坏失效。
本实施例中,所述导套24侧壁上开设有弧形滑孔28,所述中间轴23上固定有定位销29,所述定位销29滑动设置在所述弧形滑孔28内,使得所述密封压盘25能够随所述中间轴23滑动作用下进行扭转,尤其密封压盘25能够在偏转下形成对混凝土旋压作用,以便后期固化形成的混凝土层具有较高的硬度。
本实施例中,所述密封压盘25表面设有齿槽。
作为较佳的实施例,所述扩压组件4包括:
内环座41,同轴固定在所述中间轴23上;
扩压件42,周向分布在所述内环座41上,所述扩压件42与所述内环座41之间设置有连接弹簧43;
上环架44,可相对转动的嵌入设置在所述内固定盘22的下方,所述上环架44上设有多个与所述扩压件42相对应的顶杆45,所述顶杆45的一端滑动伸入所述内环座41内;
顶件,固定在所述顶杆45远离上环架44的一端,且所述顶件的一端与所述扩压件42相抵靠接触,且其接触面呈斜面结构,也就是说,当中间轴23相对外轴筒21轴向滑动时,内环座41内的各扩压件42能够受顶杆45的顶推作用逐步滑出内环座41,从而形成对混凝土径向挤压作用。
本实施例中,所述中间轴23上套接有支撑弹簧26,所述支撑弹簧26的一端与外轴筒21相抵靠接触,且所述支撑弹簧26的弹力强度小于所述位移检测组件3中的内弹簧的弹力强度,以便各插接定位机构2能够先于通过混凝土固化与地质各分层产生连接,保证监测精度。
本实施例中,所述中间轴23能够在滑动下驱动扩压组件4位移至外轴筒21上流通口等高位置处,从而能够使得混凝土能够通过流通口挤压至环形滤网210,并形成星形固化形态,提高与地质分层的连接性。
具体地,通过钻取杆13对监测区域进行取土分析,并获得大致地质分层信息,根据地质分层区域选取适当规格的调节杆,以便各插接定位机构2能够定位在地质各分层内,此时,位移检测组件3中的信号接收器35能够间歇性接收位移传感器34位移信号,尤其当采空区地面出现沉降时,各插接定位机构中的混凝土在挤压作用下与水混合并固化,从而使得外轴筒与地质分层之间产生连接固定,避免受地压作用造成外轴筒破坏失效,保证后续监测精度。
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 (6)

1.一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其特征在于:其包括:
固定轴盘(1),均匀分布在采空区地面上,并形成多个测点;
钻取杆(13),用于对采空区地面取土采样,以获得地质各分层信息;
插接定位机构(2),为排列设置的多个,各所述插接定位机构(2)能够对应分布在地质各分层区域中;
位移检测组件(3),连接在各所述插接定位机构(2)之间;以及
定位传感器(11),安装在各所述固定轴盘(1)上,所述固定轴盘(1)上方均架空设有遥感接收器(12);
所述插接定位机构(2)包括:
外轴筒(21);
内固定盘(22),同轴固定在所述外轴筒(21)内;
中间轴(23),滑动设置在所述内固定盘(22)内,所述中间轴(23)的一端与所述位移检测组件(3)中螺纹管(32)相连接;
导套(24),嵌入固定在所述内固定盘(22)内,所述中间轴(23)滑动伸入所述导套(24)中;
密封压盘(25),密封滑动设置在所述外轴筒(21)内并位于内固定盘(22)的下方,所述中间轴(23)的一端与所述密封压盘(25)相固定;
扩压组件(4),安装在所述密封压盘(25)上;
所述密封压盘(25)与所述内固定盘(22)之间形成储存腔,所述储存腔内定量存放有混凝土,且所述外轴筒(21)的侧壁上开设有多个流通口,所述外轴筒(21)上还套接有环形滤网(210);所述储存腔内还周向分布有多个储水囊(27),所述储水囊(27)能够在挤压下产生破裂;所述导套(24)侧壁上开设有弧形滑孔(28),所述中间轴(23)上固定有定位销(29),所述定位销(29)滑动设置在所述弧形滑孔(28)内,使得所述密封压盘(25)能够随所述中间轴(23)滑动作用下进行扭转。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其特征在于:所述位移检测组件(3)包括:
外轴管(31),固定在所述插接定位机构(2)的下方;
螺纹管(32),与所述插接定位机构(2)同轴设置;
调节杆(33),可拆卸的与所述螺纹管(32)螺纹连接,所述调节杆(33)的一端滑动伸入所述外轴管(31)内;
内弹簧,套接在所述调节杆(33)上且位于外轴管(31)内;以及
位移传感器(34),设置在所述调节杆(33)的端部,所述外轴管(31)内固定有信号接收器(35)。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其特征在于:所述密封压盘(25)表面设有齿槽。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其特征在于:所述扩压组件(4)包括:
内环座(41),同轴固定在所述中间轴(23)上;
扩压件(42),周向分布在所述内环座(41)上,所述扩压件(42)与所述内环座(41)之间设置有连接弹簧(43);
上环架(44),可相对转动的嵌入设置在所述内固定盘(22)的下方,所述上环架(44)上设有多个与所述扩压件(42)相对应的顶杆(45),所述顶杆(45)的一端滑动伸入所述内环座(41)内;
顶件,固定在所述顶杆(45)远离上环架(44)的一端,且所述顶件的一端与所述扩压件(42)相抵靠接触,且其接触面呈斜面结构。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其特征在于:所述中间轴(23)上套接有支撑弹簧(26),所述支撑弹簧(26)的一端与外轴筒(21)相抵靠接触,且所述支撑弹簧(26)的弹力强度小于所述位移检测组件(3)中的内弹簧的弹力强度。
6.根据权利要求4所述的一种煤矿采空区地面沉降监测装置,其特征在于:所述中间轴(23)能够在滑动下驱动扩压组件(4)位移至外轴筒(21)上流通口等高位置处。
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