一种井壁长标距竖向位移监测装置及安装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井壁长标距竖向位移监测装置及安装方法，涉及一种长标距位移监测装置与安装方法技术领域。适用于煤矿立井相对破碎段井壁的竖向位移监测。监测装置从上到下依次包括位移传感器、若干标准长度刚性连杆以及底部首根短连杆，所述位移传感器通过位移传感器固定支架固定连接在待安装位置上，若干标准长度刚性连杆首尾相接的，其中，位于最上方的标准长度刚性连杆的顶端与位移传感器的伸缩杆相连接，位于最下方的标准长度刚性连杆的底端与底部首根短连杆相连接，底部首根短连杆通过三角牛腿型底座固定连接在待安装位置上。长标距位移监测能够获取相对破碎段井壁较大范围内的压缩变形量值，对井壁的安全预警而言更具代表性和直观性。具代表性和直观性。具代表性和直观性。

【技术实现步骤摘要】
一种井壁长标距竖向位移监测装置及安装方法


[0001]本专利技术涉及一种长标距位移监测装置与安装方法


技术介绍

[0002]我国华东地区自上世纪80年代起出现了大量立井井壁破裂灾害，相关研究表明发生井壁破裂的原因在于各种因素引起的疏排水导致井筒周围地层发生了持续沉降，由于井壁刚度大且通过壁座刚性连接与稳定基岩，在竖直附加力超过其强度时使得井筒发生破裂。在竖直附加力诱因无法完全消除的情况下，井壁将发生多次破裂与反复应力释放，局部位置井壁完整性变差。因此，对井壁竖向变形进行观测十分必要。
[0003]在以往的研究工作中，为实现对竖直附加力作用下井壁受力状况的实时把握，通常的做法为在井筒内壁开槽埋设混凝土应变计监测其竖向应变累积发展规律，或者在井筒内壁面通过表贴的方式安装密集分布式光纤监测其竖向变形。这两类方法前者属于点式监测，只能获取到井壁受力的离散点信息。后者虽属准分布式监测，且较传统点式监测信息更丰富，但获得的变形也只是两表贴点之间的相对变化。且这两种方法均为基于应变的思路对井壁变形进行监测，属于小变形监测范畴，只适用于井壁混凝土相对较为完整的情况，对相对破碎段井壁的大变形监测在量程上存在不足。
[0004]为实现对破碎段井壁的大变形长标距位移监测目的，现有可行的手段包括安装激光位移测距传感器或者拉绳式位移传感器两种方法，但激光位移传感器受井筒内通风雾气或淋水等因素影响测值稳定性不佳，误差较大。拉绳式位移计同样受提升振动和通风气流影响，钢丝绳自颤和摆动，同样测试效果不佳。因此，针对上述监测需求和现有手段的不足，急需设计一种适用了相对破碎段井壁竖向变形监测的长标距位移监测装置，以实现大范围内（10~20m）两点间的大变形监测。同时，依据煤矿井下实际情况，加工相关配套辅件以实现快速、牢靠、高效安装。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上问题，提出了一种井壁长标距竖向位移监测装置及安装方法，适用于煤矿立井相对破碎段井壁的竖向位移监测。
[0006]本专利技术的技术方案为：所述监测装置从上到下依次包括位移传感器1、若干标准长度刚性连杆3以及底部首根短连杆15，所述位移传感器1通过位移传感器固定支架2固定连接在待安装位置上，若干标准长度刚性连杆3首尾相接的，其中，位于最上方的标准长度刚性连杆3的顶端与位移传感器1的伸缩杆6相连接，位于最下方的标准长度刚性连杆3的底端与底部首根短连杆15相连接，所述底部首根短连杆15通过三角牛腿型底座5固定连接在待安装位置上。
[0007]进一步的，所述位移传感器1的伸缩杆6的底端开设有内螺纹，所述标准长度刚性连杆3的顶端开设有上部内螺纹12、且底端开设有下部外螺纹13，所述底部首根短连杆15的顶端开设有内螺纹；
所述位移传感器1的伸缩杆6与位于最上方的标准长度刚性连杆3的顶端之间通过反向螺纹双头螺丝7相连接，所述反向螺纹双头螺丝7上具有两段旋向相反的外螺纹，并且两端外螺纹分别与伸缩杆6底端的内螺纹以及上部内螺纹12相适配；使得所述位移传感器1的伸缩杆6与反向螺纹双头螺丝7通过螺纹相连接，位于最上方的标准长度刚性连杆3的顶端与反向螺纹双头螺丝7也通过螺纹相连接；所述标准长度刚性连杆3上的上部内螺纹12与下部外螺纹13相适配，相邻两标准长度刚性连杆3通过螺纹相连接；所述底部首根短连杆15顶端的内螺纹与下部外螺纹13相适配，使得位于最下方的标准长度刚性连杆3的底端与底部首根短连杆15的顶端通过螺纹相连接。
[0008]进一步的，所述位移传感器固定支架2包括上定位块8以及下定位块9，所述上定位块8及下定位块9均包括内分体、外分体及位移计夹紧内六角沉头螺丝11，所述内分体通过支架固定膨胀螺丝10固定连接在井壁内壁面29上，所述外分体通过位移计夹紧内六角沉头螺丝11固定连接在内分体上，所述内分体、外分体的表面上开设有位置对应的半槽，并在两个半槽之间形成用于容置位移传感器1的容置区域。
[0009]进一步的，所述标准长度刚性连杆3之外设有PVC限位管4，所述PVC限位管4贯穿在标准段PVC管固定卡扣26中，所述标准段PVC管固定卡扣26通过标准段刚性杆固定膨胀螺丝28固定连接在井壁内壁面29上。
[0010]进一步的，相邻PVC限位管4之间设有PVC管连接限位塑料块19，所述PVC管连接限位塑料块19中部设有与其连为一体的限位环，限位环上下两侧的部分分别穿入相邻两个与相邻PVC限位管4，并且限位环中心还开设有与标准长度刚性连杆3相适配的通孔。
[0011]进一步的，所述三角牛腿型底座5包括固定相连的底座背板23、底座水平板24以及底座三角形侧板25，所述底座背板23通过底座固定膨胀螺丝22固定连接在井壁内壁面29上，所述底座水平板24及底座三角形侧板25都垂直于底座背板23布置，并且底座水平板24水平设置，所述底座三角形侧板25竖直设置；所述底部首根短连杆15贯穿所述底座水平板24，并且通过四个紧固螺母17锁紧，其中两个紧固螺母17处在底座水平板24之上，另外两个紧固螺母17处在底座水平板24之下。
[0012]进一步的，所述底部首根短连杆15之外设有首根短连杆限位PVC管18，所述首根短连杆限位PVC管18的顶端布置有一个PVC管连接限位塑料块19。
[0013]进一步的，所述底座背板23的上下两端分别开设有底座固定上部圆开孔20以及底座固定下部弧形腰孔21，所述底座固定上部圆开孔20以及底座固定下部弧形腰孔21中都设有底座固定膨胀螺丝22，通过两个底座固定膨胀螺丝22将底座背板23整体固定于井壁上。
[0014]按以下步骤进行：步骤1、依据相对破碎段井壁的监测要求，选定竖向位移监测点的位置，在激光水平仪铅垂线的辅助照准下或挂重铅锤线的辅助下安装位移传感器固定支架2，确保四颗支架固定膨胀螺丝10拧紧牢靠，并通过位移计夹紧内六角沉头螺丝11将支架上定位块8及支架下定位块9安装好，暂不安装位移传感器1；步骤2、依据长标距位移监测的具体长度，如20m，采用与之等长的细线依次穿过支架上定位块8、下定位块9中的容置区域，并下挂重铅锤的方式来定位三角牛腿型底座5和后
续安装的标准长度刚性连杆3；或在井壁上安装激光水平仪，通过激光水平仪打出的铅垂线的辅助照准来定位三角牛腿型底座5和后续安装的标准长度刚性连杆3；步骤3、在从位移传感器固定支架2悬垂下来的重铅锤摆动稳定后，基于其定位安装三角牛腿型底座5，其中铅锤下部尖点需对准底座水平板24中的首根短连杆15的固定孔；同样，三角牛腿型底座5的安装可在激光水平仪铅垂线的辅助照准下进行，先预固定底座固定上部圆开孔中的底座固定膨胀螺丝22，左右角度适当调好后再固定底座固定下部弧形腰孔21中的底座固定膨胀螺丝22；步骤4、三角牛腿型底座5固定牢靠后，将首根短连杆15穿入底座水平板24并通过四颗M6紧固螺母17进行紧固固定，其中中间两颗起紧固作用，上下两颗起锁止防松脱作用；步骤5、底部首根短连杆15固定好之后，依次穿入首根短连杆限位PVC管18和一个PVC管连接限位塑料块19；为方便后续标准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井壁长标距竖向位移监测装置，其特征在于，所述监测装置从上到下依次包括位移传感器（1）、若干标准长度刚性连杆（3）以及底部首根短连杆（15），所述位移传感器（1）通过位移传感器固定支架（2）固定连接在待安装位置上，若干标准长度刚性连杆（3）首尾相接的，其中，位于最上方的标准长度刚性连杆（3）的顶端与位移传感器（1）的伸缩杆（6）相连接，位于最下方的标准长度刚性连杆（3）的底端与底部首根短连杆（15）相连接，所述底部首根短连杆（15）通过三角牛腿型底座（5）固定连接在待安装位置上。2.根据权利要求1所述的一种井壁长标距竖向位移监测装置，其特征在于，所述位移传感器（1）的伸缩杆（6）的底端开设有内螺纹，所述标准长度刚性连杆（3）的顶端开设有上部内螺纹（12）、且底端开设有下部外螺纹（13），所述底部首根短连杆（15）的顶端开设有内螺纹；所述位移传感器（1）的伸缩杆（6）与位于最上方的标准长度刚性连杆（3）的顶端之间通过反向螺纹双头螺丝（7）相连接，所述反向螺纹双头螺丝（7）上具有两段旋向相反的外螺纹，并且两端外螺纹分别与伸缩杆（6）底端的内螺纹以及上部内螺纹（12）相适配；使得所述位移传感器（1）的伸缩杆（6）与反向螺纹双头螺丝（7）通过螺纹相连接，位于最上方的标准长度刚性连杆（3）的顶端与反向螺纹双头螺丝（7）也通过螺纹相连接；所述标准长度刚性连杆（3）上的上部内螺纹（12）与下部外螺纹（13）相适配，相邻两标准长度刚性连杆（3）通过螺纹相连接；所述底部首根短连杆（15）顶端的内螺纹与下部外螺纹（13）相适配，使得位于最下方的标准长度刚性连杆（3）的底端与底部首根短连杆（15）的顶端通过螺纹相连接。3.根据权利要求1或2所述的一种井壁长标距竖向位移监测装置，其特征在于，所述位移传感器固定支架（2）包括上定位块（8）以及下定位块（9），所述上定位块（8）及下定位块（9）均包括内分体、外分体及位移计夹紧内六角沉头螺丝（11），所述内分体通过支架固定膨胀螺丝（10）固定连接在井壁内壁面（29）上，所述外分体通过位移计夹紧内六角沉头螺丝（11）固定连接在内分体上，所述内分体、外分体的表面上开设有位置对应的半槽，并在两个半槽之间形成用于容置位移传感器（1）的容置区域。4.根据权利要求1或2所述的一种井壁长标距竖向位移监测装置，其特征在于，所述标准长度刚性连杆（3）之外设有PVC限位管（4），所述PVC限位管（4）贯穿在标准段PVC管固定卡扣（26）中，所述标准段PVC管固定卡扣（26）通过标准段刚性杆固定膨胀螺丝（28）固定连接在井壁内壁面（29）上。5.根据权利要求4所述的一种井壁长标距竖向位移监测装置，其特征在于，相邻PVC限位管（4）之间设有PVC管连接限位塑料块（19），所述PVC管连接限位塑料块（19）中部设有与其连为一体的限位环，限位环上下两侧的部分分别穿入相邻两个与相邻PVC限位管（4），并且限位环中心还开设有与标准长度刚性连杆（3）相适配的通孔。6.根据权利要求1或2所述的一种井壁长标距竖向位移监测装置，其特征在于，所述三角牛腿型底座（5）包括固定相连的底座背板（23）、底座水平板（24）以及底座三角形侧板（25），所述底座背板（23）通过底座固定膨胀螺丝（22）固定连接在井壁内壁面（29）上，所述底座水平板（24）及底座三角形侧板（25）都垂直于底座背板（23）布置，并且底座水平板（24）水平设置，所述底座三角形侧板（25）竖直设置；所述底部首根短连杆（15）贯穿所述底座水平板（24），并且通过四个紧固螺母（17）锁
紧，其中两个紧固螺母（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：况联飞，赵光思，朱启银，王博，莫品强，商翔宇，赵晓东，王建州，王义江，陈拓，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：