[發(fā)明專利]一種采空區(qū)頂板多點位移同步測量裝置及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710232068.6
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106908033B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙同彬;張鵬飛;蘇航;李剛;張巍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B11/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發(fā)明公開了一種采空區(qū)頂板多點位移同步測量裝置及其測量方法，包括殼體、錨爪、鋼絲繩、檢測頂板沉降的光柵尺位移傳感器、若干檢測覆巖深部位移的光柵尺位移傳感器，無線通信模塊和回彈裝置；所述檢測頂板沉降的光柵尺位移傳感器的光柵發(fā)射頭和標(biāo)尺光柵分別固定于內(nèi)筒外壁和保護筒內(nèi)壁；所述檢測覆巖深部位移的光柵尺位移傳感器的光柵發(fā)射頭連接鋼絲繩，標(biāo)尺光柵固定于內(nèi)筒內(nèi)壁；所述位移傳感器通過無線通信模塊向接收主機輸出信號。本發(fā)明利用采空區(qū)頂板各基點的位移變化同時準(zhǔn)確計算頂板表面沉降量和覆巖深部位移，并通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，無需采空區(qū)的復(fù)雜環(huán)境中埋設(shè)傳輸線路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦采空區(qū)頂板穩(wěn)定性監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種充填開采采空區(qū)頂板沉降及覆巖深部位移同步測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)

在煤層開采過程中，由于應(yīng)力釋放或其他采動影響，采空區(qū)頂板會產(chǎn)生移動及塌冒，影響安全生產(chǎn)和地層(表)環(huán)境；為了防止頂板產(chǎn)生移動及塌冒，目前的辦法是，在形成的采空區(qū)內(nèi)用充填體及時充填，達到支撐頂板、減小頂板的垮落和變形、減輕工作面壓力、減少覆巖的變形和破壞程度的目的。對采空區(qū)頂板和覆巖的運動規(guī)律的研究，是充填開采技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

目前研究采空區(qū)頂板和覆巖的運動規(guī)律，需通過現(xiàn)場監(jiān)測的方法來評價。其中頂板表面位移和覆巖深部位移是兩項重要指標(biāo)。

采空區(qū)頂板沉降量通常采用頂?shù)装彘g安裝套筒式監(jiān)測裝置測量。如中國專利公開號CN204286286U公開了一種充填體位移監(jiān)測裝置，其工作原理是：固定于采空區(qū)頂板的內(nèi)筒通過尺帶與固定于外筒中的檢測總成連接，通過尺帶的伸縮測得頂板沉降量。該裝置僅可測得采空區(qū)頂板表面沉降量，并不具備測量覆巖深部位移的功能，測量數(shù)據(jù)無法全面反映上覆巖層運動規(guī)律；同時，該裝置需要在充填采空區(qū)埋設(shè)傳輸線路，埋設(shè)過程復(fù)雜且給施工人員帶來了安全隱患。

中國專利公開號CN203224223U公開了一種基于位移傳感器與無線傳輸?shù)臋z測圍巖離層的裝置，其工作原理是：將錨固頭固定于不同深度的巖層中，當(dāng)圍巖產(chǎn)生離層時，錨固頭相對裝置移動產(chǎn)生位移帶動位移傳感器移動，并通過無線通信模塊實時傳輸?shù)浇邮罩鳈C。該裝置安裝于頂板表面，由于沒有底板基點，無法測得頂板表面沉降量，僅可測得巖層間相對位移，即離層距離。

上述兩個文獻記載的測量技術(shù)均只有單一功能，目前尚不存在一種可以同步測量采空區(qū)頂板表面沉降和覆巖深部位移的裝置及使用方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種采空區(qū)頂板多點位移同步測量裝置，本裝置采用光柵尺高精度位移傳感器實現(xiàn)測量功能，不但可同時測量采空區(qū)頂板表面位移和覆巖深部多點位移，而且操作方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線傳輸，無需采空區(qū)埋設(shè)線路的復(fù)雜過程，避免了長距離傳輸線路易破壞和施工人員的安全隱患問題。

本發(fā)明同時提供利用這種裝置對采空區(qū)頂板表面位移和覆巖深部位移進行同步測量的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種采空區(qū)頂板多點位移同步測量裝置，其特征在于，它由采空區(qū)頂板沉降測量部分、多套覆巖深部位移測量部分和殼體組成。

所述的殼體是一個筒狀結(jié)構(gòu)，主要包括用于隨采空區(qū)頂板沉降移動的內(nèi)筒和用于保護和支撐內(nèi)筒的保護筒，保護筒底部固定在底座上，保護筒腔內(nèi)底部安置有平衡彈簧，平衡彈簧頂部頂在內(nèi)筒底部，內(nèi)筒頂部設(shè)有端蓋，要求平衡彈簧一直處于壓縮狀態(tài)，使內(nèi)筒始終與頂板接觸，隨頂板在保護筒內(nèi)發(fā)生同步移動；內(nèi)筒和保護筒間設(shè)有密封圈。

所述的頂板沉降量測量部分，是在保護筒腔內(nèi)壁固定有第一光柵尺位移傳感器，第一光柵尺位移傳感器用于檢測采空區(qū)頂板沉降位移；第一光柵尺位移傳感器的光柵讀數(shù)頭固定于處在保護筒腔內(nèi)的那段內(nèi)筒外壁，第一光柵尺位移傳感器的標(biāo)尺光柵固定于保護筒內(nèi)壁；第一光柵尺位移傳感器底端連接有第一無線通信模塊，第一無線通信模塊將第一光柵尺位移傳感器信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸至接收主機；