顶板离层监测装置和方法制造方法及图纸

一种顶板离层监测装置，包括锚固装置(1)，钢丝线收放装置(2)，记录装置(3)和钢丝线(4)，在工作状态下，所述钢丝线(4)从所述钢丝线收放装置(2)引出，穿过所述记录装置(3)，和所述锚固装置(1)固定连接；其中，所述锚固装置(1)包括内环(11)，外环(12)，遇水膨胀材料(13)，连接杆(14)，顶盖(15)和底盖(16)。本发明专利技术适用于地面打孔对顶板离层进行监测，因此，操作更加方便安全，且监测范围更广。

【技术实现步骤摘要】
顶板离层监测装置和方法
本专利技术涉及一种顶板离层监测装置和方法。
技术介绍
在煤矿生产中，顶板运动变化直接影响到煤矿生产安全，因此，对顶板运动情况进行监测是保证煤矿安全生产的必要手段。其中，对顶板离层状况进行监测是最重要的手段之一。目前，应用较广的顶板离层监测设备主要有两种：(1)数显式顶板离层仪；(2)在线监测试顶板离层仪。这两种顶板离层监测仪都是在工作面前方的回采巷道向顶板打出一定深度的钻孔，然后将锚固装置安装其中，故其在一定程度上都会影响现场的生产，且只能监测工作面前方的顶板离层情况，对工作面后方采空区的顶板垮落及离层情况无法掌握。
技术实现思路
本专利技术提供了一种顶板离层监测装置。本专利技术采用的技术方案如下：一种顶板离层监测装置，包括锚固装置，钢丝线收放装置，记录装置和钢丝线，在工作状态下，所述钢丝线从所述钢丝线收放装置引出，穿过所述记录装置，和所述锚固装置固定连接；其中，所述锚固装置包括内环，外环，遇水膨胀材料，连接杆，顶盖和底盖；所述内环成型有四个呈十字分布的内环连接孔，可使所述连接杆穿过；所述外环包括两个外壳，所述两个外壳合拢后形成完整一个圆环，与所述内环相对应，所述外环成型有四个呈十字分布的外环连接孔，两根所述连接杆穿过所述内环后可插入相应的所述外环连接孔内，并彼此垂直；所述内环和所述外环之间充填有所述遇水膨胀材料，所述顶盖和所述底盖与所述内环固定连接，将所述遇水膨胀材料封存在所述内环和所述外环之间，所述顶盖成型有若干个通水孔，可使水经所述顶盖与所述遇水膨胀材料混合。在上述顶板离层监测装置中，所述外环的所述两个外壳，外形呈象牙状，彼此完全相同。在上述顶板离层监测装置中，所述外环的所述两个外壳由铁制成。在上述顶板离层监测装置中，所述锚固装置还包括钢丝线固定连接装置，与所述顶盖固定连接。在上述顶板离层监测装置中，所述钢丝线收放装置包括钢丝线密封装置，基座和固定轴，所述钢丝线密封装置通过所述固定轴与所述基座固定连接。在上述顶板离层监测装置中，所述钢丝线密封装置包括出口端，钢丝线转盘和发条，所述钢丝线一端与所述钢丝线转盘固定连接，并缠绕，另一端从所述出口端引出；所述钢丝线转盘与所述发条一端固定连接，在所述钢丝线转盘受所述钢丝线拉动发生旋转情况下，压缩所述发条。在上述顶板离层监测装置中，所述记录装置包括角度记录轮，圈数记录轮，记录轮密封装置，角度记录轮支承轴和圈数记录轮支承轴，所述角度记录轮支承轴和所述圈数记录轮支承轴分别将所述角度记录轮和所述圈数记录轮固定在所述记录轮密封装置内，并能绕轴转动；所述记录轮密封装置包括角度读数口，圈数读数口，钢丝线进口和钢丝线出口，所述角度读数口和所述圈数读数口分别用于读取所述角度记录轮和所述圈数记录轮上的读数，钢丝线从所述钢丝线进口引入，从所述钢丝线出口引出。在上述顶板离层监测装置中，所述角度记录轮包括角度刻度轮，转动传递轮和角度记录轮支承轴孔；所述角度刻度轮和所述转动传递轮同心固定连接，所述角度刻度轮上成型有钢丝线凹槽，与所述钢丝线摩擦接触，在所述钢丝线移动情况下，发生转动，接触点不发生相对滑动，所述转动传递轮上成型有一个转动传递齿，所述支承轴孔穿过所述角度刻度轮和所述转动传递轮共同圆心；所述圈数记录轮包括转动接受轮，圈数刻度轮和圈数记录轮支承轴孔，所述圈数刻度轮和所述转动接受轮同心固定连接，所述转动接受轮上成型有若干个对称均匀分布的转动接受齿，所述转动接受齿与所述转动传递齿彼此咬合，在所述角度记录轮转动一圈时，所述圈数记录轮转动某一固定角度，所述圈数记录轮支承轴孔穿过所述圈数刻度轮和所述转动接受轮共同圆心；所述角度记录轮支承轴和圈数记录轮支承轴分别穿过所述角度记录轮支承轴孔和圈数记录轮支承轴孔。一种使用上述顶板离层监测装置进行监测的顶板离层监测方法，包括如下步骤：(a)在需要监测顶板离层位置的正上方地面处，打出钻孔，所述钻孔直径大于所述锚固装置的直径，所述钻孔深度延伸至监测位置以下；(b)根据所述钻孔深度，确定所述钢丝线长度，并将所述钢丝线缠绕在所述发条的钢丝线转盘上，然后用所述钢丝线密封装置密封，再通过所述固定轴与所述基座安装成一整体，最后将所述钢丝线密封装置固定在所述钻孔附近；(c)将两根所述连接杆分别穿过所述内环的内环连接孔，并穿入所述外环的外环连接孔内，使所述两个独立的外壳形成一个完整的圆环，在所述内环与外环之间填充所述遇水膨胀材料；将所述顶盖和所述底盖分别与所述内环进行固定连接；(d)固定连接所述角度刻度轮和所述转动传递轮，形成所述角度记录轮，固定连接所述转动接受轮和圈数刻度轮，形成所述圈数记录轮，然后分别通过所述角度记录轮支承轴和圈数记录轮支承轴，将所述角度记录轮和所述圈数记录轮组装到所述记录轮密封装置上，形成所述记录装置；(e)将所述钢丝线从所述钢丝线收放装置引出后，由所述记录装置中的所述钢丝线进口进入所述记录装置，绕过所述角度刻度轮上的所述钢丝线凹槽，然后从所述钢丝线出口引出，与所述锚固装置固定连接；(f)将连接好所述钢丝线的所述锚固装置从所述钻孔中缓慢下放，通过记录所述钢丝线的放出长度计算所述锚固装置的下放深度，当下放到所述监测位置后，从孔口往孔内注水，使得所述锚固装置中的所述遇水膨胀材料遇水膨胀，带动所述外环向外延伸，与所述钻孔的孔壁充分接触，实现所述锚固装置的孔内固定；(g)根据所述记录装置的所述角度记录轮和所述圈数记录轮，分别记录所述钢丝线被拉动过程中带动所述角度记录轮和所述圈数记录轮转动的角度α和圈数n，根据不同时间内记录得到的转动角度和圈数：(α1，n1)和(α2，n2)，通过下式得到所述监测位置顶板离层的相对位移量L：L＝2πR(n2-n1)+πR(α2-α1)/180其中，R为所述角度记录轮的半径。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：①本专利技术提供的顶板离层监测装置，由于锚固装置采用内环和可膨胀外环结构，在内环和外环之间充填遇水膨胀材料，因此，本专利技术非常适用通过已有的地质钻孔对顶板离层进行监测，能够牢固的固定监测层位，准确的监测离层状态。②本专利技术提供的顶板离层监测方法，由于是通过地面打孔实现对顶板离层的监测，因此，本专利技术操作工序更加简便安全，并且不影响井下正常生产，同时可以对任何位置的顶板离层进行监测。③本专利技术提供的顶板离层监测装置，由于钢丝线收放装置采用转盘和发条结构，监测层位垮落后钢丝线将会回弹，进而可以判断采空区的垮落高度。④本专利技术提供的顶板离层监测方法，由于可以在每个钻孔内同时安装多个锚固装置，因此，本专利技术能够同时对顶板不同层位的离层状态进行监测，监测范围更广，更准确。⑤本专利技术提供的顶板离层监测装置和方法，由于记录装置同时安装有角度记录轮和圈数记录轮，因此，本专利技术可以更准确的监测顶板离层情况，精度更高。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术顶板离层监测装置布置示意图；图2是本专利技术顶板离层监测装置锚固装置俯视图；图3是本专利技术顶板离层监测装置锚固装置主视图；图4是本专利技术顶板离层监测装置钢丝线收放装置主视图；图5是本专利技术顶板离层监测装置钢丝线收放装置俯视图；图6是本专利技术顶板离层监测装置钢丝线收放装置A-A向剖视图；图7是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顶板离层监测装置，其特征在于：包括锚固装置(1)，钢丝线收放装置(2)，记录装置(3)和钢丝线(4)，在工作状态下，所述钢丝线(4)从所述钢丝线收放装置(2)引出，穿过所述记录装置(3)，和所述锚固装置(1)固定连接；其中，所述锚固装置(1)包括内环(11)，外环(12)，遇水膨胀材料(13)，连接杆(14)，顶盖(15)和底盖(16)；所述内环(11)成型有四个呈十字分布的内环连接孔，可使所述连接杆(14)穿过；所述外环(12)包括两个外壳，所述两个外壳合拢后形成完整一个圆环，与所述内环(11)相对应，所述外环(12)成型有四个呈十字分布的外环连接孔，两根所述连接杆(14)穿过所述内环(11)后可插入相应的所述外环连接孔内，并彼此垂直；所述内环(11)和所述外环(12)之间充填有所述遇水膨胀材料(13)，所述顶盖(15)和所述底盖(16)与所述内环(11)固定连接，将所述遇水膨胀材料(13)封存在所述内环(11)和所述外环(12)之间，所述顶盖(15)成型有若干个通水孔(151)，可使水经所述顶盖(15)与所述遇水膨胀材料(13)混合。

【技术特征摘要】
1.一种顶板离层监测装置，其特征在于：包括锚固装置(1)，钢丝线收放装置(2)，记录装置(3)和钢丝线(4)，在工作状态下，所述钢丝线(4)从所述钢丝线收放装置(2)引出，穿过所述记录装置(3)，和所述锚固装置(1)固定连接；其中，所述锚固装置(1)包括内环(11)，外环(12)，遇水膨胀材料(13)，连接杆(14)，顶盖(15)和底盖(16)；所述内环(11)成型有四个呈十字分布的内环连接孔，可使所述连接杆(14)穿过；所述外环(12)包括两个外壳，所述两个外壳合拢后形成完整一个圆环，与所述内环(11)相对应，所述外环(12)成型有四个呈十字分布的外环连接孔，两根所述连接杆(14)穿过所述内环(11)后可插入相应的所述外环连接孔内，并彼此垂直；所述内环(11)和所述外环(12)之间充填有所述遇水膨胀材料(13)，所述顶盖(15)和所述底盖(16)与所述内环(11)固定连接，将所述遇水膨胀材料(13)封存在所述内环(11)和所述外环(12)之间，所述顶盖(15)成型有若干个通水孔(151)，可使水经所述顶盖(15)与所述遇水膨胀材料(13)混合。2.根据权利要求1所述的顶板离层监测装置，其特征在于：所述外环(12)的所述两个外壳，外形呈象牙状，彼此完全相同。3.根据权利要求2所述的顶板离层监测装置，其特征在于：所述外环(12)的所述两个外壳由铁制成。4.根据权利要求1-3任一所述的顶板离层监测装置，其特征在于：所述锚固装置(1)还包括钢丝线固定连接装置，与所述顶盖(15)固定连接。5.根据权利要求1-3任一所述的顶板离层监测装置，其特征在于：所述钢丝线收放装置(2)包括钢丝线密封装置(21)，基座(22)和固定轴(23)，所述钢丝线密封装置(21)通过所述固定轴(23)与所述基座(22)固定连接。6.根据权利要求5所述的顶板离层监测装置，其特征在于：所述钢丝线密封装置(21)包括出口端(211)，钢丝线转盘(212)和发条(213)，所述钢丝线(4)一端与所述钢丝线转盘(212)固定连接，并缠绕，另一端从所述出口端(211)引出；所述钢丝线转盘(212)与所述发条(213)一端固定连接，在所述钢丝线转盘(212)受所述钢丝线(4)拉动发生旋转情况下，压缩所述发条(213)。7.根据权利要求6所述的顶板离层监测装置，其特征在于：所述记录装置(3)包括角度记录轮(31)，圈数记录轮(32)，记录轮密封装置(33)，角度记录轮支承轴(34)和圈数记录轮支承轴(35)，所述角度记录轮支承轴(34)和所述圈数记录轮支承轴(35)分别将所述角度记录轮(31)和所述圈数记录轮(32)固定在所述记录轮密封装置(33)内，并能绕轴转动；所述记录轮密封装置(33)包括角度读数口(331)，圈数读数口(332)，钢丝线进口(333)和钢丝线出口(334)，所述角度读数口(331)和所述圈数读数口(332)分别用于读取所述角度记录轮(31)和所述圈数记录轮(32)上的读数，钢丝线从所述钢丝线进口(333)引入，从所述钢丝线出口(334)引出。8.根据权利要求7所述的顶板离层监测装置，其特征在于：角度记录轮(31)包括角度刻度轮(311)，转动传递轮(312)和角度记录轮支承轴孔(313)；所述角度刻度轮(311)和所述转动传递轮(312)同心固定连接，所述角度刻度轮(311)上成型有钢丝线凹槽(3111)，与所述钢丝线(4)摩擦接触，在所述钢丝线移动情况下，发生转动，接触点不发...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳振华，吴宝杨，赵善坤，李晓璐，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11