【技术实现步骤摘要】
全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置及方法
[0001]本专利技术属于矿山安全监测
，尤其涉及全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置及方法。
技术介绍
[0002]矿山压力与控制理论指出，随着煤层开采中工作面的推进，采空区周围岩体的应力平衡被破坏，覆岩发生移动、变形、破断并形成大量的裂痕，沿岩层间或层内顺层方向拉开的裂隙产生离层。随着覆岩运动发育到地表，地面产生塌陷，进而严重破坏地面建筑物、农田，造成人员伤亡的重大事故。
[0003]当前，对于全断面覆岩结构与离层空间的分析大多是基于矿压及力学理论计算、相似材料模拟及计算机仿真模拟等方法确定，或根据采场及巷道的矿压显现监测参数进行力学反演分析。由于离层产生的位置一般位于采空区上方覆岩中断裂带上方、整体弯曲带下部位范围内，人员和设备难以直接进入测量。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的离层仪监测范围小，监测精度低，操作复杂且监测结果缺乏直观性，目前尚未有很好的方法能够对全断面覆岩结构与离层空间进行大范围、高精准直接监测。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，该装置包括监测装置（11），所述监测装置（11）包括：发射单元（1），接收单元（2）和处理单元（3）；所述发射单元（1）通过集成的圆弧凸型线圈（15）将调频处理后的周期脉冲式电磁波发送接收单元（2）；所述接收单元（2）接收所述发射单元（1）发送的调频处理后的周期脉冲式电磁波，通过集成的电磁波接收器（20）经三点定位法处理后，获取电磁场（42）形态，并将所述电磁场（42）形态发送所述处理单元（3）；所述电磁场（42）形态包括监测半径、电磁场的总场强度、振幅、相位、方向，电磁场随空间变化的规律；所述处理单元（3）接收所述接收单元（2）发送的信号，并进行信号处理，获得上覆岩层整个全断面的运动状态模型，所述运动状态模型包括各分层结构、裂隙以及离层（14）空间形态几何模型。2.根据权利要求1所述的全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，所述发射单元（1）包括调频式波束仪，在监测时，通过第一电动滑轮（4）送入钻孔（5）中；所述调频式波束仪包括供电系统（6）、频率转换装置（7）、发射线圈（8）以及第一固定机构（9），在调频式波束仪的左侧设置有第一电动液压伸缩杆（10）将第一固定机构（9）锚固在钻孔（5）孔壁上，在调频式波束仪的右侧设置有第一电动滑轮（4）控制发射单元（1）的升降，该调频式波束仪的中部留有用于穿过第一预留孔（12）用于连接导线（13）通过，与接收单元（2）连接。3.根据权利要求2所述的全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，所述供电系统（6）设置在调频式波束仪内部的左上方，由振荡器、传输线、偶极子天线组成，用于产生周期脉冲式电磁波，通过导线与频率转换装置（7）连接在一起；所述频率转换装置（7）设置在调频式波束仪内部的右上方，通过导线与发射线圈（8）连接在一起，所述频率转换装置（7）用于通过改变振荡电流的频率而调制发射信号的强弱，针对不同岩石类型发射不同强弱的电磁波；所述发射线圈（8）设置于调频式波束仪的内部下方，由圆弧凸型线圈（15）、隔磁板（16）、连接线（17）构成，用于发射周期脉冲式电磁波；所述圆弧凸型线圈（15）用于通过增大原始线圈（18）缠绕匝数增强发射信号强度。4.根据权利要求2所述的全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，所述发射单元（1）外设置防爆防水外壳（19），用于防爆、防水、防止仪器锈蚀。5.根据权利要求3所述的全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，所述接收单元（2）包括三点式接收器，在监测时，通过第二电动滑轮（43）送入钻孔（5）中，三点式接收器由电磁波接收器（20）和第二固定机构（44）组成；在三点式接收器左侧设置的第二电动液压伸缩杆（45），将第二固定机构（44）锚固在钻孔（5）孔壁上。6.根据权利要求5所述的全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，所述电磁波接收器（20）用于接收所述调频式波束仪发射的电磁波数据。7.根据权利要求5所述的全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置，其特征在于，所述接收单元（2）外设置防爆防水外壳（19），用于防爆、防水、防止仪器锈蚀；所述接收单元（2）的中部留有用于穿过第二预留孔（46），使连接导线（13）通过，与处理单元（3）...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄万朋，隋乐，高明涛，苑仁鹏，山耀宾，王晓，侯可可，赵同阳，刘士磊，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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