[發明專利]一種煤系上覆巖層移動監測裝置及其監測方法

無效

• 申請號: 200810080247.3
• 申請日: 2008-12-23
• 公開（公告）號: CN101451815A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 郝兵元;隋剛;馬超;胡海峰;康立勛;張百勝;劉興濱
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;G01B7/16;G01C5/00
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種煤礦開采過程中巖層移動監測裝置及其監測方法，尤其是一種利用傳感器深度監測煤礦回采工作面推進所引起的煤系上覆巖層移動監測裝置及其監測方法。

背景技術

煤礦回采工作面推進所引起的上覆巖層移動，造成采動圍巖應力場變化是煤礦頂板垮塌事故、煤與瓦斯突出、沖擊地壓、井下透水事故和地表沉陷災害的根源，實時檢測巖層移動狀態是預防災害事故發生的前提條件和重要手段。

在公開的文獻中可以獲得的專利有，公開號為CN2153771的一種“無線鉆孔多點位移計”，由探測器、測桿、指示器組成的無線鉆孔多點位移計，是用探測器將鉆孔中磁鐵的位置信息轉換成頻率信號，經調制載波后，通過鋁制測桿發射，由指示器接收探測器發出的無線信號，從中解調出攜帶磁鐵位置信息的原低頻信號，并用表頭指示出磁鐵位置，測出巖體變形位移量。是用于礦山巷道圍巖、采場頂板、煤柱和邊坡等內部不同深度巖體的變形位移量測量的無線測量儀。

在公開的文獻中可以獲得的專利還有，CN1828220的一種“離層位移監測儀”專利，其含位移傳感器和信息采集處理單元，有位移轉換輪，連接有光柵環的透明筒，下設小光柵板，發光管和光敏管分處在光柵環和小光柵板外，位移傳感器固定殼體上，一根拉力線緊繞在位移轉換輪上的線槽上，紅外對管輸出端連接由單片機控制、顯示、聲光警報、壓頻轉換、485通信和電源轉換模塊組成的信息采集處理單元輸入端。位移監測儀固定在外巖層上，拉力線固定在內巖層上，拉力線的直線位移通過位移轉換輪變成光柵的旋轉，通過兩光柵之間的相對移動產生的干涉條紋的計量，可以精確的實時測量巖層之間的位移量，計算位移變化速率，用于煤礦、其它礦井、地下工程中對巖體、巷道頂板、支撐柱體等進行現場和遠距離實時自動監測。

同時還發現公知的現有技術還有，CN1851426的一種“應力監測儀”專利，包括由應力轉換機構、信息轉換機構、掃描驅動機構和限位機構組成的應力傳感器單元和由單片機、數碼顯示器和壓頻轉換模塊組成的信息采集處理單元，應力轉換機構由彈簧座、彈簧和承壓柱組成，信息轉換機構由掃描臂和掃描臂上安裝的紅外發光管、紅外接收管、小光柵板和長光柵尺組成，掃描驅動機構由移動臺、導軌、回位彈簧和記憶彈簧組成，被壓柱上的壓桿壓在移動臺上，可以把承壓柱上的應力通過光柵的位移轉換成電信號，由信息處理單元采集處理，從而檢測應力的變化。

上述現有技術的不足之處在于：(1)在煤礦井下巷道或采場內頂板打鉆孔，鉆孔深度受儀器或設備條件限制只能達到10-15米以內，因此探測范圍有限；(2)儀器在安裝位置的測量工況受環境變化影響較大，由于井下回采進程的不斷推進，所測量的位置由于頂底板變形和跨落導致儀器失效；(3)儀器的安裝隨采場位置不斷變化的影響，不能在一個位置長時測量，這樣就無法測量采場通過前巖層的移動變化情況或采場通過后很長一段時間內采空區上方巖層垮落和移動的情況；(4)所測得的巖層移動變化值是一個相對值，沒有納入到三維地理坐標系下，由于巷道或采場也有整體變形的發生，因此測得的數據不能反映測點的實際高程變化；(5)由于井下地質環境的不確定性，傳感器是光電、磁或機械裝置，安裝儀器的鉆孔內有淋水或其它因素的存在，測量精度會受到很大影響。

地表移動和變形觀測一般采用建立地表移動觀測站或者結合空間遙感技術來進行觀察測量，而對于煤層上部至地表幾百米甚至上千米的巖層內部變化，受其采動影響，還沒有一種有效的裝置及方法來進行觀測其真實的時空變化狀態。

發明內容

本發明要解決的問題是實時監測煤礦井下采場上方深部巖層直到地面表土層，受采動影響后巖層的離層位置和離層量。從而提供一種煤系上覆巖層移動監測裝置及其監測方法。

本發明一種煤系上覆巖層移動監測裝置及其監測方法，采用傳感器彈簧的變形用微應變表達的理論方法，微應變值的獲得方法，以及基本位移傳感器單元的結構組合，傳感器組在巖層中布設裝置等構成，并配置相應的數據采集和數據后處理裝置來實現從地面直接監測到采場煤層頂板直至地表的全序列巖層和表土層的移動，實現其目的的技術方案如下：

本發明所述的一種煤系上覆巖層移動監測裝置，包括傳感器監測裝置、數據采集裝置、地面光學測量裝置，其區別特征在于：