CN207540503U - 滑动式顶底板移近量测量装置 - Google Patents

Abstract

滑动式顶底板移近量测量装置，涉及采煤工作面顶底板移近量的测量装置。为了解决现有的装置存在不能测量顶板和底板各自的绝对位移变化量的问题。本实用新型测量装置的两个曲面活动头分别通过万向轴连接各自对应端的活塞杆，第一活塞杆和第二活塞杆分别从活塞杆套筒的两端伸入活塞杆套筒内部；光电编码器均分为两组，分别设置在活塞杆套筒两端的外壁圆周上，第一活塞杆、第二活塞杆能够在活塞杆套筒的两端伸缩；在活塞杆套筒的外壁上设有刻度；每个光电编码器的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。本实用新型适用于采煤工作面顶底板移近量的测量。

Description

滑动式顶底板移近量测量装置

技术领域

本实用新型涉及采煤工作面顶底板移近量的测量装置。

背景技术

采煤工作面顶底板移近量是在液压支架支撑作用下，回采空间受采动影响，围岩变形移动的反映。所以用它可以评价综采工作面顶板稳定程度、支架支护效果及适应性，为支架选型、设计(支架的结构、高度等)提供数据，为改进顶板管理提出建议。因此顶底板移近量的观测是不容忽视的观测项目。

而且，顶底板移近量是综采工作面比较稳定的矿压参数，用它可以判定老顶初次来压、周期来压的步距和强度，从而掌握综采工作面围岩运动规律。同时观测顶底板移近速度的目的在于确定综采工作面顶底板最大移近速度及其延续时间对顶板稳定性的影响，割煤、移架等工序对顶板状态的影响范围和强度。顶底板移近速度可以为合理安排工序、科学地组织生产提供依据。

目前关于采煤工作面顶底板移近量基本都是直接测量顶板和底板之间的距离，如果二者之间的距离发生了变化，证明采煤工作面的顶板和底板的结构发生了变化，应该引起注意。当采煤工作面的顶板和底板发生同样的位移变动，使顶板和底板共同向同一方向移近，且位移相等时，实际的顶板和底板发生了变化，但是利用现有的装置和方法不能发现这一点，也就是现有的装置和方法仅仅能够确定顶板和底板的相对变化，并不能得到顶板和底板各自的绝对位移变化，给研究顶板和底板移近量研究带来诸多不便，而且还有可能因为此种情况存在巨大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的装置存在不能测量顶板和底板各自的绝对位移变化量的问题。

滑动式顶底板移近量测量装置，包括滑动式顶底板移近量测量杆，所述的滑动式顶底板移近量测量杆包括第一曲面活动头、第二曲面活动头、第一万向轴、第二万向轴、第一活塞杆、第二活塞杆、偶数个光电编码器、活塞杆套筒；

第一曲面活动头通过第一万向轴连接第一活塞杆的一端，第二曲面活动头通过第二万向轴连接第二活塞杆的一端；

第一活塞杆的另一端和第二活塞杆的另一端分别从活塞杆套筒的两端伸入活塞杆套筒内部；

偶数个光电编码器均分为两组，其中一组电编码器均匀设置在活塞杆套筒一端的外壁圆周上，另外一组电编码器均匀设置在活塞杆套筒另一端的外壁圆周上；沿着活塞杆套筒长度方向上，在活塞杆套筒的外壁上设有刻度；

第一活塞杆、第二活塞杆与活塞杆套筒配合使用，第一活塞杆、第二活塞杆能够在活塞杆套筒的两端伸缩；

每个光电编码器的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。

进一步地，所述的光电编码器设置为4个。

进一步地，所述的滑动式顶底板移近量测量装置还包括激光器。

滑动式顶底板移近量测量装置，包括滑动式顶底板移近量测量杆，所述的滑动式顶底板移近量测量杆包括第一曲面活动头、第二曲面活动头、第一万向轴、第二万向轴、第一活塞杆、第二活塞杆、偶数个光电编码器、第一活塞杆套筒、第二活塞杆套筒；

第一曲面活动头通过第一万向轴连接第一活塞杆的一端，第二曲面活动头通过第二万向轴连接第二活塞杆的一端；

第一活塞杆的另一端伸入第一活塞杆套筒内部；第二活塞杆的另一端伸入第二活塞杆套筒内部；第一活塞杆套筒通过螺纹配合连接第二活塞杆套筒，连接后作为塞杆套筒；

偶数个光电编码器均分为两组，其中一组电编码器均匀设置在第一活塞杆套筒一端的外壁圆周上，另外一组电编码器均匀设置在第二活塞杆套筒一端的外壁圆周上；

第一活塞杆套筒、第二活塞杆套筒沿着长度方向上，在外壁上设有刻度，并且在第一活塞杆套筒、第二活塞杆套筒连接后，第一活塞杆套筒的刻度与第二活塞杆套筒的刻度能够形成一排刻度；

第一活塞杆、第二活塞杆分别与第一活塞杆套筒、第二活塞杆套筒配合使用，第一活塞杆能够在第一活塞杆套筒的一端伸缩，第二活塞杆能够在第二活塞杆套筒的一端伸缩；

每个光电编码器的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。

进一步地，所述的光电编码器设置为4个。

进一步地，滑动式顶底板移近量测量装置还包括激光器。

本实用新型的有益效果：

针对采煤工作面顶底板的凸凹不平的情况，本实用新型滑动式顶底板移近量测量装置的第一曲面活动头和第二曲面活动头能够适应采煤工作面顶底板的各种情况进行测量。利用本实用新型不仅仅能够测量采煤工作面顶底板之间的距离，即采煤工作面顶底板相对移近量。

由于光电编码器和各自一端的活塞杆及活动头配合，能够实现测量采煤工作面顶板和底板各自的位移量，即顶底板的绝对位移量。并且由于光电编码器和活塞杆及活动头配合能够实现适应不同采煤工作面高度的情况，即使针对顶底板相对距离很大或者较小的情况本实用新型都能够进行测量。

同时光电编码器及对称设置可以保证测量具有很高的精度，使得顶底板的位移量的测量误差控制在0.5％以下。而且在本实用新型装置光电编码器坏掉一个，也不会影响顶底板的位移量测量过程，即在起初不知道装置损坏的情况下，下到采煤工作面进行测量时，也能够保证测量工作的正常开展；如果是传统的测量装置在这种情况下，则完全不能开展测量工作。而且由于本实用新型装置的结构特点，即使在一端的全部光电编码器损坏的情断下，同样利用装置能够实现测量。

附图说明

图1为具体实施方式一中滑动式顶底板移近量测量装置结构示意图；

图2为具体实施方式四中滑动式顶底板移近量测量装置结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，

滑动式顶底板移近量测量装置，包括滑动式顶底板移近量测量杆，所述的滑动式顶底板移近量测量杆包括第一曲面活动头1、第二曲面活动头11、第一万向轴2、第二万向轴12、第一活塞杆3、第二活塞杆13、偶数个光电编码器4、活塞杆套筒5；

第一曲面活动头1通过第一万向轴2连接第一活塞杆3的一端，第二曲面活动头11通过第二万向轴12连接第二活塞杆13的一端；在实际的煤层开采后，针对需要测量顶底板移近量的环境的顶板和底板是不平整的，所以需要将第一曲面活动头1、第二曲面活动头11做成一面是曲面，同时通过万向轴调整曲面活动头以适合的角度与顶板和底板的实际面接触，以实现尽量减少误差。

第一活塞杆3的另一端和第二活塞杆13的另一端分别从活塞杆套筒5的两端伸入活塞杆套筒5内部；

偶数个光电编码器4均分为两组，其中一组电编码器均匀设置在活塞杆套筒5一端的外壁圆周上，另外一组电编码器4均匀设置在活塞杆套筒5另一端的外壁圆周上；沿着活塞杆套筒5长度方向上，在活塞杆套筒5的外壁上设有刻度；

第一活塞杆3、第二活塞杆13与活塞杆套筒5配合使用，第一活塞杆3、第二活塞杆13能够在活塞杆套筒5的两端伸缩；第一活塞杆3、第二活塞杆13可以是通过弹簧(设置在活塞杆套筒内部)实现在活塞杆套筒5的两端伸缩；第一活塞杆3、第二活塞杆13也可以是通过液压实现在活塞杆套筒5的两端伸缩；

每个光电编码器4的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。

具体实施方式二：

本实施方式所述的光电编码器设置为4个。此时，其中2个电编码器4对称设置在活塞杆套筒5一端的外壁上，也就是均匀设置在活塞杆套筒一端的外壁圆周上；另外2个电编码器4对称设置在活塞杆套筒5另一端的外壁上，也就是均匀设置在活塞杆套筒另一端的外壁圆周上。

曲面活动头以适合的角度与顶板和底板的实际面接触时，曲面活动头发生侧偏。实际上将光电编码器设置为8个，4个一组对称设置在活塞杆套筒外壁圆周上，通过4个光电编码器测量顶板或者底板的倾斜角度会更加精确，但是设备的成本会增加。将光电编码器设置为4个，2个一组对称设置在活塞杆套筒外壁圆周上，通过同一端的2个光电编码器的数据不仅能够得到顶底板的距离，还能通过同一端的2个光电编码器的数据差值，依据几何关系得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度。为了更加精确的得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度，可以测量一次后在同一测点将设备沿着轴线悬着一定角度(例如90°)再测一次，通过几何关系得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度。

其他结构和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：

本实施方式所述的滑动式顶底板移近量测量装置，还包括一个用于照射活塞杆套筒的激光器。

其他结构和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，

本实施方式包括滑动式顶底板移近量测量杆，所述的滑动式顶底板移近量测量杆包括第一曲面活动头1、第二曲面活动头11、第一万向轴2、第二万向轴12、第一活塞杆3、第二活塞杆13、偶数个光电编码器4、第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52；

第一曲面活动头1通过第一万向轴2连接第一活塞杆3的一端，第二曲面活动头11通过第二万向轴12连接第二活塞杆13的一端；在实际的煤层开采后，针对需要测量顶底板移近量的环境的顶板和底板是不平整的，所以需要将第一曲面活动头1、第二曲面活动头11做成一面是曲面，同时通过万向轴调整曲面活动头以适合的角度与顶板和底板的实际面接触，以实现尽量减少误差。

第一活塞杆3的另一端伸入第一活塞杆套筒51内部；第二活塞杆13的另一端伸入第二活塞杆套筒52内部；第一活塞杆套筒51通过螺纹配合连接第二活塞杆套筒52，连接后作为塞杆套筒5；这样能够在第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52之间添加两端设有螺纹的长管，并将第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52连接在一起，从而增加滑动式顶底板移近量测量杆的长度，以适应更高的距离。

偶数个光电编码器4均分为两组，其中一组电编码器均匀设置在第一活塞杆套筒51一端的外壁圆周上，另外一组电编码器4均匀设置在第二活塞杆套筒52一端的外壁圆周上；

第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52沿着长度方向上，在外壁上设有刻度，并且在第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52连接后，第一活塞杆套筒51的刻度与第二活塞杆套筒52的刻度能够形成一排刻度；当第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52中间添加带有刻度的长管后，第一活塞杆套筒51、长管、第二活塞杆套筒52上的刻度能够形成一排刻度；

第一活塞杆3、第二活塞杆13分别与第一活塞杆套筒51、第二活塞杆套筒52配合使用，第一活塞杆3能够在第一活塞杆套筒51的一端伸缩，第二活塞杆13能够在第二活塞杆套筒52的一端伸缩；第一活塞杆3、第二活塞杆13可以是分别通过弹簧实现在第一活塞杆套筒、第二活塞杆套筒的一端伸缩；可以是分别通过液压实现在第一活塞杆套筒、第二活塞杆套筒的一端伸缩；

每个光电编码器4的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。

具体实施方式五：

本实施方式所述的光电编码器设置为4个。

其他结构和参数与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：

本实施方式所述的滑动式顶底板移近量测量装置，还包括一个用于照射活塞杆套筒的激光器。

其他结构和参数与具体实施方式四或五相同。

实施例

利用滑动式顶底板移近量测量装置进行顶底板移近量测量的过程如下：

在需要测量顶底板移近量的环境中，首先调整滑动式顶底板移近量测量杆的第一曲面活动头1、第二曲面活动头11，使第一曲面活动头1、第二曲面活动头11分别接触顶板和底板；

然后在需要测量顶底板移近量的环境中找到一个基准位置设置好激光器，并使激光器发出的激光a照射在活塞杆套筒5外壁上的刻度上，并在刻度上确定一条基准线，假设激光照射到0刻线(刻度中线)，以为0刻线为基准线；通过光电编码器4获取基准线到顶板的距离和到底板的距离；

在需要进行顶底板发生变化研究对应的一段时间后，可以是在一段时间后重新在原始位置设置滑动式顶底板移近量测量杆进行测量，也可以是一直保持滑动式顶底板移近量测量杆在原始位置，保证滑动式顶底板移近量测量杆在原始位置处再次进行测量，通过激光器发出的激光照射在活塞杆套筒5外壁上的刻度确定基准线的移近量，激光照射到1刻线时，基准线0刻线相当于下降了1个刻度单位；通过光电编码器4获取基准线到顶板的距离和到底板的距离，并通过基准线的移近量，能够获得顶板和底板相对于原始位置的移近量；同时通过同一端的光电编码器4数据差值，结合几何关系得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度。

光电编码器对称设置可以保证测量具有很高的精度，不仅使得顶底板的位移量的测量误差控制在0.5％以下，而且还能够在本发明装置一端光电编码器一个或者全部损坏的情况下，也不会影响顶底板的位移量测量过程，即在起初不知道装置损坏的情况下，下到采煤工作面进行测量时，也能够保证测量工作的正常开展；如果是传统的测量装置在这种情况下，则完全不能开展测量工作。测量过程可以分为测量顶板和底板的过程，利用装置完好的一端先测量顶板(或者底板)的移近量，通过激光器发出的激光照射在活塞杆套筒外壁上的刻度上，以某个刻度为基准刻度进行测量，能够得到顶板(或者底板)的移近量。然后将装置两端对调，再利用装置完好的一端测量底板(或者顶板)的移近量，通过激光器发出的激光照射基准刻度(或者照在某个刻度上，再与基准刻度进行数量关系换算)，从而实现底板(或者顶板)的移近量测量。并能通过同一端的2个光电编码器的数据差值，依据几何关系得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度。为了更加精确的得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度，可以测量一次后在同一测点将设备沿着轴线悬着一定角度(例如90°)再测一次，通过几何关系得到当前所测的顶板或者底板的倾斜角度。

在后期也可以通过每个测点的数据模拟出采煤工作面的三维结构。

Claims (6)

1.滑动式顶底板移近量测量装置，其特征在于，包括滑动式顶底板移近量测量杆，所述的滑动式顶底板移近量测量杆包括第一曲面活动头(1)、第二曲面活动头(11)、第一万向轴(2)、第二万向轴(12)、第一活塞杆(3)、第二活塞杆(13)、偶数个光电编码器(4)、活塞杆套筒(5)；

第一曲面活动头(1)通过第一万向轴(2)连接第一活塞杆(3)的一端，第二曲面活动头(11)通过第二万向轴(12)连接第二活塞杆(13)的一端；

第一活塞杆(3)的另一端和第二活塞杆(13)的另一端分别从活塞杆套筒(5)的两端伸入活塞杆套筒(5)内部；

偶数个光电编码器(4)均分为两组，其中一组电编码器均匀设置在活塞杆套筒(5)一端的外壁圆周上，另外一组电编码器(4)均匀设置在活塞杆套筒(5)另一端的外壁圆周上；沿着活塞杆套筒(5)长度方向上，在活塞杆套筒(5)的外壁上设有刻度；

第一活塞杆(3)、第二活塞杆(13)与活塞杆套筒(5)配合使用，第一活塞杆(3)、第二活塞杆(13)能够在活塞杆套筒(5)的两端伸缩；

每个光电编码器(4)的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的滑动式顶底板移近量测量装置，其特征在于，所述的光电编码器设置为4个。

3.根据权利要求1或2所述的滑动式顶底板移近量测量装置，其特征在于，还包括激光器。

4.滑动式顶底板移近量测量装置，其特征在于，包括滑动式顶底板移近量测量杆，所述的滑动式顶底板移近量测量杆包括第一曲面活动头(1)、第二曲面活动头(11)、第一万向轴(2)、第二万向轴(12)、第一活塞杆(3)、第二活塞杆(13)、偶数个光电编码器(4)、第一活塞杆套筒(51)、第二活塞杆套筒(52)；

第一曲面活动头(1)通过第一万向轴(2)连接第一活塞杆(3)的一端，第二曲面活动头(11)通过第二万向轴(12)连接第二活塞杆(13)的一端；

第一活塞杆(3)的另一端伸入第一活塞杆套筒(51)内部；第二活塞杆(13)的另一端伸入第二活塞杆套筒(52)内部；第一活塞杆套筒(51)通过螺纹配合连接第二活塞杆套筒(52)，连接后作为塞杆套筒(5)；

偶数个光电编码器(4)均分为两组，其中一组电编码器均匀设置在第一活塞杆套筒(51)一端的外壁圆周上，另外一组电编码器(4)均匀设置在第二活塞杆套筒(52)一端的外壁圆周上；

第一活塞杆套筒(51)、第二活塞杆套筒(52)沿着长度方向上，在外壁上设有刻度，并且在第一活塞杆套筒(51)、第二活塞杆套筒(52)连接后，第一活塞杆套筒(51)的刻度与第二活塞杆套筒(52)的刻度能够形成一排刻度；

第一活塞杆(3)、第二活塞杆(13)分别与第一活塞杆套筒(51)、第二活塞杆套筒(52)配合使用，第一活塞杆(3)能够在第一活塞杆套筒(51)的一端伸缩，第二活塞杆(13)能够在第二活塞杆套筒(52)的一端伸缩；

每个光电编码器(4)的轴各自连接一条线绳的一端，每条线绳的另一端连接到对应侧的曲面活动头上，且线绳与对应侧的活塞杆的轴线平行。

5.根据权利要求4所述的滑动式顶底板移近量测量装置，其特征在于，所述的光电编码器设置为4个。

6.根据权利要求4或5所述的滑动式顶底板移近量测量装置，其特征在于，还包括激光器。