一种预留煤柱稳定性监测装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种预留煤柱稳定性监测装置及施工方法，其装置包括PVC管、多点位移传感器、压力传感器、信号发射器，信号接收器，数据处理仪，电源，导线等。PVC管内部由环氧树脂充填材料填充，传感器和导线相连，传感器分布在PVC管内，防水膜覆盖在PVC管外表面，传感器通过信号发射器传输给信号接收器，信号接收器连接数据处理仪。本发明专利技术设计经济，结构简单，安装方便，不与煤柱直接接触，可根据不同煤柱环境调节长度；全面体现预留煤柱监测区各位置的动态应力变化，监测装置可在一定范围内被压缩形变，大幅降低因预留煤柱移动变形而造成监测装置损坏的风险，减小应力测量误差,各传感器并联连接，相互无影响，监测数据稳定准确。

A monitoring device for stability of reserved coal pillars and its construction method

The invention provides a monitoring device for reserved coal pillar stability and a construction method. The device comprises a PVC pipe, a multi-point displacement sensor, a pressure sensor, a signal transmitter, a signal receiver, a data processor, a power supply, a wire, etc. The inner part of PVC pipe is filled with epoxy resin filling material. Sensors are connected with wires. Sensors are distributed in PVC pipe. Waterproof film covers the outer surface of PVC pipe. Sensors are transmitted to signal receivers through signal transmitters, and signal receivers are connected to data processors. The invention has the advantages of economical design, simple structure, convenient installation, no direct contact with the coal pillar, and can adjust the length according to different coal pillar environment; fully reflects the dynamic stress changes of the monitoring area of the reserved coal pillar, and the monitoring device can be compressed and deformed within a certain range, greatly reducing the risk of damage of the monitoring device caused by the movement and deformation of the reserved coal pillar, reducing the error of stress measurement, and transmitting each other. Sensors are connected in parallel with each other, and the monitoring data are stable and accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种预留煤柱稳定性监测装置及施工方法
本专利技术涉及预留煤柱稳定性监测
，具体涉及一种预留煤柱稳定性监测装置及施工方法。
技术介绍
随着城市建设的发展和煤炭需求量的提高，我国建筑物下、水体下、铁路下的“三下”压煤储量所占比重越来越大。现阶段开采矿区预留煤柱是大多数矿区维系稳步发展的措施之一。采矿工程实践中，一方面，要求煤柱长期有效地支撑上覆岩层，但在相邻工作面推采完毕后，随着时间的推移，由于流变作用的影响，煤柱稳定性会随上覆岩层作用的时间延长而降低；另一方面，为了减少资源浪费提高煤炭回收率，需要充分利用预留煤柱的支承能力，开采以前“三下”开采时留设的煤柱，与此同时，随着采深的增加，留设的煤柱也会越来越大，在开采工程中的位移变化、突然卸压，对生命财产造成不可预估的威胁。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种预留煤柱稳定性监测装置及其施工方法，以克服常规预留煤柱监测中的不足，及时反映预留煤柱不同位置的动态应力变化，以保证开采安全。本专利技术的技术方案是：一种预留煤柱稳定性监测装置，包括PVC管，所述PVC管内沿其管长方向布设有多个多点位移传感器以及多个压力传感器，所述多点位移传感器以及压力传感器分别通过导线与信号发射器信号连接，且所述多点位移传感器、压力传感器以及信号发射器还通过导线与电源模块电连接；所述信号发射器与信号接收器无线通信连接，信号接收器与数据处理仪连接；所述信号发射器、导线以及电源模块均设于所述PVC管内，且所述PVC管内部被环氧树脂充填体进行密实充填。上述多点位移传感器和压力传感器的数量相等，且将多点位移传感器和压力传感器分为多组，每组均包含一个多点位移传感器和一个压力传感器，每组中的多点位移传感器和压力传感器在PVC管内以PVC管的中心线为对称轴对称分布。上述多点位移传感器和压力传感器的数量均为3个，且多点位移传感器和压力传感器分为3组，各组等距离均匀分布在所述PVC管内部。被环氧树脂充填体充填密实的PVC管的一端设有榫头，另一端设有卯槽，通过两端所设的榫卯结构使得在需要延长时，能够将多个被环氧树脂充填体充填密实的PVC管依次连接在一起。上述PVC管的外表面设有防水膜。一种预留煤柱稳定性监测装置的施工方法，包括如下步骤：(1)距离采煤开切眼100m开始打钻孔，钻孔在水平方向梯度布置，每隔10m打一个钻孔；在垂直方向以煤厚5m为界，超过5m，以3m为一个梯度垂直打钻孔，没超过5m不打钻孔；(2)在钻孔内放置预留煤柱稳定性监测装置，对数据处理仪进行校准，并信号连接信号发射器、信号接收器以及数据处理仪，测试所述预留煤柱稳定性监测装置信号传输的稳定性；(3)在预留煤柱稳定性监测装置传输的稳定性达到要求后，在钻孔内注浆耦合，使PVC管与钻孔内壁之间形成注浆结石体；(4)监测煤柱在开采之前的位移情况及所受压力情况，记录所监测数据，直至达到相对稳定阶段。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种预留煤柱稳定性监测装置及施工方法，能够利用填充PVC管不断适应预留煤柱的形变以保持PVC管的自身可用性，同时在预留煤柱变形过程中实时监测预留煤柱应力场分布状况，及时反映预留煤柱稳定性状况。且设计经济，结构简单，能够全面体现煤柱监测区各位置的动态应力变化，充填后的PVC管可在一定范围压缩形变，大大降低因煤柱变形而造成监测装置损坏的风险，减小应力测量误差。附图说明图1为本专利技术的预留煤柱稳定性监测装置结构示意图；图2为图1的A-A剖面图；图3为图1的PVC管连接示意图；图4为本专利技术的预留煤柱稳定性监测装置的监测安装施工流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。本专利技术提供了一种预留煤柱稳定性监测装置及施工方法，其预留煤柱稳定性监测装置包括PVC管1，所述PVC管1内沿其管长方向布设有多个多点位移传感器3以及多个压力传感器2，所述多点位移传感器3以及压力传感器2分别通过导线5与信号发射器7信号连接，且所述多点位移传感器3、压力传感器2以及信号发射器7还通过导线5与电源模块12电连接，所述信号发射器7与信号接收器6无线通信连接，信号接收器6与数据处理仪11连接；其中信号发射器包括第一微处理器和信号发射模块，所述第一微处理器分别信号连接压力传感器2以及信号发射模块；信号接收器6包括第二微处理器和信号接收模块，第二微处理器与信号接收模块信号连接，信号接收模块与信号发射模块无线通信连接，第二微处理器还与数据处理仪11信号连接；所述信号发射器7、导线5以及电源模块12均设于所述PVC管1内，且所述PVC管1内部被环氧树脂充填体8进行密实充填。进一步地，多点位移传感器3和压力传感器2的数量相等，且将多点位移传感器3和压力传感器2分为多组，每组均包含一个多点位移传感器3和一个压力传感器2，每组中的多点位移传感器3和压力传感器2在PVC管1内以PVC管1的中心线为对称轴对称分布。进一步地，多点位移传感器3和压力传感器2的数量均为3个，且多点位移传感器3和压力传感器2分为3组，各组等距离均匀分布在所述PVC管1内部。进一步地，被环氧树脂充填体8充填密实的PVC管1的一端设有榫头，另一端设有卯槽，通过两端所设的榫卯结构使得在需要延长时，能够将多个被环氧树脂充填体8充填密实的PVC管1依次连接在一起。进一步地，所述PVC管1的外表面设有防水膜4。进一步地，所述环氧树脂充填体8还可以使用橡胶、塑胶或其它具备弹塑性材质来代替。本专利技术的预留煤柱稳定性监测装置的施工方法，包括如下步骤：1)距离采煤开切眼100m开始打钻孔9，钻孔9在水平方向梯度布置，每隔10m打一个钻孔；在垂直方向以煤厚5m为界，超过5m，以3m为一个梯度垂直打钻孔9，没超过5m不打钻孔9；2)在钻孔9内放置预留煤柱稳定性监测装置，对数据处理仪11进行校准，并信号连接信号发射器7、信号接收器6以及数据处理仪11，测试所述预留煤柱稳定性监测装置信号传输的稳定性；3)在预留煤柱稳定性监测装置传输的稳定性达到要求后，在钻孔9内注浆耦合，使PVC管1与钻孔9内壁之间形成注浆结石体10；4)监测煤柱在开采之前的位移情况及所受压力情况，记录所监测数据，直至达到相对稳定阶段；5)进行正常监测工作。综上所述，本专利技术提供的预留煤柱稳定性监测装置及施工方法，其监测装置包括PVC管、多点位移传感器、压力传感器、信号发射器、信号接收器、防水膜、导线和数据处理仪，多个PVC管交替连接，管内由环氧树脂充填材料填充，形成管内密实无空隙，信号发射器与信号接收器无线连接，多点位移传感器、压力传感器、信号接收器和电源分别与导线连接，安置在管体内部，防水膜覆盖在PVC管外表面。其中，PVC管之间通过榫卯连接或嵌套连接，在保证其应有的工作强度和一体性的前提下，可根据实际工程要求选择合适的连接方式，单根PVC管的长度小于所打钻孔的长度。多点位移传感器、压力传感器、信号发射器和电源安装在PVC管内部且受环氧树脂充填材料包围，每个PVC管内均布设三组多点位移传感器和压力传感器。环氧树脂充填材料为橡胶、塑胶或其它具备弹塑性材质，使用时，在PVC管内密实填充，以防止装置在安装使用过程中受损。本专利技术的预警评价方法如下：预警标准根据位移、地应力状态、开挖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预留煤柱稳定性监测装置，其特征在于，包括PVC管(1)，所述PVC管(1)内沿其管长方向布设有多个多点位移传感器(3)以及多个压力传感器(2)，所述多点位移传感器(3)以及压力传感器(2)分别通过导线(5)与信号发射器(7)信号连接，且所述多点位移传感器(3)、压力传感器(2)以及信号发射器(7)还通过导线(5)与电源模块(12)电连接；所述信号发射器(7)与信号接收器(6)无线通信连接，信号接收器(6)与数据处理仪(11)连接；所述信号发射器(7)、导线(5)以及电源模块(12)均设于所述PVC管(1)内，且所述PVC管(1)内部被环氧树脂充填体(8)进行密实充填。

【技术特征摘要】
1.一种预留煤柱稳定性监测装置，其特征在于，包括PVC管(1)，所述PVC管(1)内沿其管长方向布设有多个多点位移传感器(3)以及多个压力传感器(2)，所述多点位移传感器(3)以及压力传感器(2)分别通过导线(5)与信号发射器(7)信号连接，且所述多点位移传感器(3)、压力传感器(2)以及信号发射器(7)还通过导线(5)与电源模块(12)电连接；所述信号发射器(7)与信号接收器(6)无线通信连接，信号接收器(6)与数据处理仪(11)连接；所述信号发射器(7)、导线(5)以及电源模块(12)均设于所述PVC管(1)内，且所述PVC管(1)内部被环氧树脂充填体(8)进行密实充填。2.如权利要求1所述的一种预留煤柱稳定性监测装置，其特征在于，多点位移传感器(3)和压力传感器(2)的数量相等，且将多点位移传感器(3)和压力传感器(2)分为多组，每组均包含一个多点位移传感器(3)和一个压力传感器(2)，每组中的多点位移传感器(3)和压力传感器(2)在PVC管(1)内以PVC管(1)的中心线为对称轴对称分布。3.如权利要求1所述的一种预留煤柱稳定性监测装置，其特征在于，多点位移传感器(3)和压力传感器(2)的数量均为3个，且多点位移传感器(3)和压力传感器(2)分为3组，各组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文泉，朱先祥，王在勇，李伟，高兵，白斌，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37