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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610892733.X
• 申請(qǐng)日: 2016-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN106257278B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院;中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于巷道頂板離層模擬實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

巷道冒頂是煤礦中最常見的事故，給煤礦的正常生產(chǎn)和工人生命安全帶來嚴(yán)重威脅。隨著巷道掘進(jìn)工作面防治頂板事故的技術(shù)和裝備逐步提高，掘進(jìn)工作面頂板事故率逐步下降。工程實(shí)踐表明，防治煤礦巷道頂板事故，關(guān)鍵是采取正確的理論和手段對(duì)頂板進(jìn)行監(jiān)測，掌握頂板離層規(guī)律，監(jiān)測巷道頂板離層以及采取必要的應(yīng)對(duì)手段和措施對(duì)預(yù)防事故的發(fā)生和保證安全生產(chǎn)具有重大意義。相似材料室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)是由原蘇聯(lián)學(xué)者庫茲涅佐夫提出的相似理論而建立起來的一套由物理實(shí)驗(yàn)、力學(xué)分析、模型測試直至指導(dǎo)工程實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)研究方法。該方法廣泛應(yīng)用于采礦、巖土、冶金、水利、石油、建筑、機(jī)械、地質(zhì)、爆破和地下工程等行業(yè)。因此，國內(nèi)外諸多專家學(xué)者采用相似材料室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)手段研究煤礦巷道圍巖失穩(wěn)變形破壞機(jī)理，但傳統(tǒng)的機(jī)械式頂板離層監(jiān)測儀器用于室內(nèi)相似模擬時(shí)，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但體型較大，無法適應(yīng)相似模擬巷道狹小的開挖空間；測量精度較低，無法準(zhǔn)確監(jiān)測相似模擬巷道微小的頂板離層位移量；而且如果巷道開挖后人工鉆孔安裝離層位移監(jiān)測基點(diǎn)，在狹小模擬空間內(nèi)打鉆操作不便，離層位移監(jiān)測基點(diǎn)安裝精度無法精準(zhǔn)掌控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種體積小、靈敏度高、可實(shí)現(xiàn)離層位移監(jiān)測基點(diǎn)預(yù)埋、耐腐蝕、抗電磁干擾，在室內(nèi)相似模擬巷道開挖空間狹小、離層數(shù)量級(jí)較小、頂板有淋水等條件下可以安全使用，實(shí)現(xiàn)相似模擬巷道頂板離層的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的一種用于巷道頂板離層模擬實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于巷道頂板離層模擬實(shí)驗(yàn)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(diǎn)、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，所述的預(yù)埋導(dǎo)管包括預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ1與預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ2，所述的預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ1的頂端安裝離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅰ3，所述的離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅰ3連接細(xì)鋼絲Ⅰ4的一端，所述的細(xì)鋼絲Ⅰ4的另一端引導(dǎo)至預(yù)埋導(dǎo)管Ⅰ1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(shí)驗(yàn)臺(tái)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Ⅱ2的頂端安裝離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅱ5，所述的離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅱ5連接細(xì)鋼絲Ⅱ6的一端，所述的細(xì)鋼絲Ⅱ6的另一端引導(dǎo)至預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ2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(shí)驗(yàn)臺(tái)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Ⅰ1、離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅰ3與預(yù)埋導(dǎo)管Ⅱ2、離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅱ5均埋在相似模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)18內(nèi)。

所述的一種用于巷道頂板離層模擬實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測系統(tǒng)，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(diǎn)Ⅰ3的位移傳遞Ⅰ的電阻式位移傳感器Ⅰ與離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅱ5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(diǎn)Ⅰ3通過位移傳遞Ⅰ將信號(hào)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(hào)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(hào)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(chǔ)電路、通信電路之間雙向傳遞信號(hào)，所述的單片機(jī)電路接收供電電路的信號(hào)；

所述的離層監(jiān)測基點(diǎn)Ⅱ5通過位移傳遞Ⅱ?qū)⑿盘?hào)傳遞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?hào)傳遞至精密恒流源電路Ⅱ，所述的精密恒流源電路Ⅱ?qū)⑿盘?hào)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(chǔ)電路、通信電路之間雙向傳遞信號(hào)，所述的單片機(jī)電路接收供電電路的信號(hào)。

所述的一種用于巷道頂板離層模擬實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測系統(tǒng)，所述的直角型高強(qiáng)度梁式支架包括可伸縮金屬托架Ⅰ7與可伸縮金屬托架Ⅱ8；

所述的可伸縮金屬托架Ⅰ7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(hào)導(dǎo)向滑輪9與二號(hào)導(dǎo)向滑輪10，所述的一號(hào)導(dǎo)向滑輪9固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅰ7的橫向桿的左側(cè)端，所述的二號(hào)導(dǎo)向滑輪10固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅰ7的橫向桿的右側(cè)端；

所述的可伸縮金屬托架Ⅱ8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(hào)導(dǎo)向滑輪11與四號(hào)導(dǎo)向滑輪12，所述的三號(hào)導(dǎo)向滑輪11固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅱ8的橫向桿的左側(cè)端，所述的四號(hào)導(dǎo)向滑輪12固定設(shè)置在可伸縮金屬托架Ⅱ8的橫向桿的右側(cè)端。