[發(fā)明專利]一種用于巷道頂板離層的模擬實驗監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610892733.X
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN106257278B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙啟峰;張農(nóng);李桂臣;李學(xué)哲;郭玉;郭罡業(yè);王洋;謝正正
• 申請（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院;中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01B7/02
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

1.一種用于巷道頂板離層模擬實驗的監(jiān)測系統(tǒng)，其組成包括：預(yù)埋導(dǎo)管、離層監(jiān)測基點、直角型高強(qiáng)度梁式支架、導(dǎo)向滑輪組、細(xì)鋼絲、離層位移傳感監(jiān)測記錄顯示組件，其特征是：所述的預(yù)埋導(dǎo)管包括預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ（1）與預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ（2），所述的預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ（1）的頂端安裝離層監(jiān)測基點Ⅰ（3），所述的離層監(jiān)測基點Ⅰ（3）連接細(xì)鋼絲Ⅰ（4）的一端，所述的細(xì)鋼絲Ⅰ（4）的另一端引導(dǎo)至預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ（1）的底部孔口外通過固定在直角型高強(qiáng)度梁式支架上的導(dǎo)向滑輪組Ⅰ與放置在相似模擬實驗臺（18）側(cè)邊的離層位移傳感監(jiān)測記錄顯示組件相連接；

所述的預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ（2）的頂端安裝離層監(jiān)測基點Ⅱ（5），所述的離層監(jiān)測基點Ⅱ（5）連接細(xì)鋼絲Ⅱ（6）的一端，所述的細(xì)鋼絲Ⅱ（6）的另一端引導(dǎo)至預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ（2）的底部孔口外通過固定在直角型高強(qiáng)度梁式支架上的導(dǎo)向滑輪組Ⅱ與放置在相似模擬實驗臺（18）側(cè)邊的離層位移傳感監(jiān)測記錄顯示組件相連接；

所述的預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ（1）、離層監(jiān)測基點Ⅰ（3）與預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ（2）、離層監(jiān)測基點Ⅱ（5）均埋在相似模擬實驗臺（18）內(nèi)；

1根所述的預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ的高度為28-40cm，直徑為φ2.8cm，1根所述的預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ的高度為7-10cm，直徑為φ2.8cm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于巷道頂板離層模擬實驗的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述的離層位移傳感監(jiān)測記錄顯示組件包括離層監(jiān)測基點Ⅰ（3）的位移傳遞Ⅰ的電阻式位移傳感器Ⅰ與離層監(jiān)測基點Ⅱ（5）的位移傳遞Ⅱ的電阻式位移傳感器Ⅱ；

所述的離層監(jiān)測基點Ⅰ（3）通過位移傳遞Ⅰ將信號傳遞至電阻式位移傳感器Ⅰ，所述的電阻式位移傳感器Ⅰ將信號傳遞至精密恒流源電路Ⅰ，所述的精密恒流源電路Ⅰ將信號傳遞至單片機(jī)電路，所述的單片機(jī)電路與人機(jī)接口電路、存儲電路、通信電路之間雙向傳遞信號，所述的單片機(jī)電路接收供電電路的信號；

所述的離層監(jiān)測基點Ⅱ（5）通過位移傳遞Ⅱ?qū)⑿盘杺鬟f至電阻式位移傳感器Ⅱ，所述的電阻式位移傳感器Ⅱ?qū)⑿盘杺鬟f至精密恒流源電路Ⅱ，所述的精密恒流源電路Ⅱ?qū)⑿盘杺鬟f至單片機(jī)電路，所述的單片機(jī)電路與人機(jī)接口電路、存儲電路、通信電路之間雙向傳遞信號，所述的單片機(jī)電路接收供電電路的信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于巷道頂板離層模擬實驗的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述的直角型高強(qiáng)度梁式支架包括可伸縮金屬托架Ⅰ（7）與可伸縮金屬托架Ⅱ（8）；

所述的可伸縮金屬托架Ⅰ（7）上設(shè)置導(dǎo)向滑輪組Ⅰ，所述的導(dǎo)向滑輪組Ⅰ包括一號導(dǎo)向滑輪（9）與二號導(dǎo)向滑輪（10），所述的一號導(dǎo)向滑輪（9）固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅰ（7）的橫向桿的左側(cè)端，所述的二號導(dǎo)向滑輪（10）固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅰ（7）的橫向桿的右側(cè)端；

所述的可伸縮金屬托架Ⅱ（8）上設(shè)置導(dǎo)向滑輪組Ⅱ，所述的導(dǎo)向滑輪組Ⅱ包括三號導(dǎo)向滑輪（11）與四號導(dǎo)向滑輪（12），所述的三號導(dǎo)向滑輪（11）固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅱ（8）的橫向桿的左側(cè)端，所述的四號導(dǎo)向滑輪（12）固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅱ（8）的橫向桿的右側(cè)端。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于巷道頂板離層模擬實驗的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述的電阻式位移傳感器Ⅰ包括精密電位器（13），所述的精密電位器（13）的一端連接卷揚軸（14），所述的卷揚軸（14）上纏繞細(xì)鋼絲Ⅰ（4），所述的卷揚軸（14）的兩端分別連接軸承Ⅰ（15）與軸承Ⅱ（16），所述的軸承Ⅰ（15）與軸承Ⅱ（16）之間設(shè)置兩個環(huán)形限位塊（17），所述的環(huán)形限位塊（17）之間纏繞細(xì)鋼絲Ⅰ（4）；

所述的電阻式位移傳感器Ⅱ與電阻式位移傳感器Ⅰ的結(jié)構(gòu)相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于巷道頂板離層模擬實驗的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述的精密恒流源電路Ⅰ與精密恒流源電路Ⅱ的電流范圍為0~0.5mA。

6.利用權(quán)利要求1-5中的任意一項所述的一種用于巷道頂板離層模擬實驗的監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征是：在巷道層位垂直頂板內(nèi)預(yù)埋1根預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ（1）和1根預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ（2），兩根導(dǎo)管內(nèi)分別預(yù)安裝在不同深度的深部離層監(jiān)測基點Ⅰ（3）和淺部離層監(jiān)測基點Ⅱ（5），當(dāng)巷道模擬開挖至預(yù)埋導(dǎo)管位置處，將分節(jié)螺紋連接的預(yù)埋導(dǎo)管垂直拽出，離層監(jiān)測基點上的錨爪牢牢固定在孔壁四周；隨著模擬巷道繼續(xù)向前開挖或者受臨近采煤工作面采動影響，該巷道頂板覆巖預(yù)埋導(dǎo)管位置處會產(chǎn)生離層現(xiàn)象，離層監(jiān)測基點通過細(xì)鋼絲沿直角型高強(qiáng)度梁式支架上的導(dǎo)向滑輪組引導(dǎo)，將離層位移量傳遞到離層位移傳感監(jiān)測記錄顯示組件內(nèi)部安裝的電阻式位移傳感器上，電阻式位移傳感器將信號傳遞至精密恒流源電路，精密恒流源電路將信號傳遞至單片機(jī)電路，單片機(jī)電路與人機(jī)接口電路、存儲電路、通信電路之間雙向傳遞信號，從而實現(xiàn)相似模擬巷道開挖頂板離層實時在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)顯示。