[發明專利]一種測量巖土層沉降的裝置、方法及應用

有效

• 申請號: 202010903243.1
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112195903B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 邢朕國;李全生;張凱;楊英明;何睿
• 申請（專利權）人: 神華神東煤炭集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;國家能源投資集團有限責任公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;E02D1/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;卑瑩

1.一種測量巖土層沉降的裝置，其特征在于，包括監測井筒、沉降環和感應磁珠，其中，所述監測井筒為圓柱形空心管；

所述沉降環為帶有磁性的空心環，所述沉降環套設于所述監測井筒之外；

所述沉降環包括地表定點沉降環和至少一個監測沉降環，所述地表定點沉降環位于所述監測沉降環之上；

所述感應磁珠為帶有磁性的固體；

所述沉降環內設有功能模塊，所述功能模塊包括感應信號傳感模塊；

所述監測井筒包括監測區和感應磁珠落存區，其中，感應磁珠落存區位于監測區下部，所述監測沉降環位于所述監測區；

所述沉降環還包括底部定點沉降環，所述底部定點沉降環固定于感應磁珠落存區上部與監測區相接處。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述功能模塊還包括電池組模塊和數據記錄存儲模塊。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，地表定點沉降環內的功能模塊還包括數據傳輸模塊。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述地表定點沉降環固定在所述監測井筒頂端；所述監測沉降環可固定于監測井筒或者被解除固定，解除固定后，監測沉降環可相對于監測井筒發生移動。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述感應磁珠落存區底部為錐形密封頭。

6.根據權利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括監測探頭，所述監測探頭包括刻度軟尺、磁性探頭和探頭保護體。

7.一種測量巖土層沉降的方法，其包括以下步驟：

(1)使權利要求1-6中任一項所述裝置的監測沉降環固定于監測井筒監測區的預置位置；

(2)將固定有沉降環的監測井筒放入鉆孔，回填監測井筒與鉆孔的縫隙部分；

(3)使感應磁珠自監測井筒的頂端自然下落，當其處于地表定點沉降環位置時開始計時；

(4)當感應磁珠經過監測沉降環時，產生信號，記錄時間，得到感應磁珠從地表定點沉降環到監測沉降環所用的時間T1，此時監測沉降環相對于地表定點沉降環的距離為

(5)使監測沉降環解除固定，當巖土層發生沉降時，監測沉降環隨著巖土層的移動相應下移，重復步驟(3)和(4)，得到感應磁珠從地表定點沉降環到監測沉降環所用的時間T2，此時監測沉降環相對于地表定點沉降環的距離為則巖土層的沉降距離H`＝H2-H1；

通過感應磁珠下落的方法測定計算監測沉降環相對于底部定點沉降環的距離變化來核對測得的巖土層沉降距離結果和得到該測定區域整體沉降變化。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，感應磁珠處于地表定點沉降環位置時，地表定點沉降環內的功能模塊會自動開始測量記錄程序；和/或，步驟(4)中，當感應磁珠經過監測沉降環時激發監測沉降環的感應信號傳感模塊產生信號并傳輸至地表定點沉降環，得到感應磁珠經過監測沉降環時所用時間。

9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，通過感應磁珠每經過一個監測沉降環產生信號來測定各巖土層沉降距離。

10.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：通過在監測井筒中下放監測探頭來探測監測沉降環高程位置，以核對步驟(5)中所得沉降距離；和/或通過感應磁珠所測數據和監測探頭所測數據核算監測井筒豎直方向發生形變量和沉降環的實際位置。

11.一種如權利要求1-6中任一項所述的裝置在測量巖土層沉降中的應用。

12.一種如權利要求1-6中任一項所述的裝置或如權利要求7或8所述的方法在測量礦區巖土層沉降中的應用。