【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土地损伤监测装置领域，具体的说是一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置。
技术介绍
1、松散层属于上覆岩层，为第四系与新近系地层，由土质、砂、砾石、卵石层等组成，其对于岩层与地表移动的影响是多方面的，根据中国矿区煤系地层赋存特征和文献资料综合分析认为，厚度超过50m并小于100m的松散层可称为厚松散层；我国厚松散层矿区分布广泛，在东北、华北、华中矿区均存在不同厚度的松散层。而这些矿区既是我国的主要煤炭生产基地，又存在“三下”压煤开采、覆岩导水裂隙带发育高度科学预测、巷道围岩-充填体变形支护问题；开采沉陷是指煤矿地下采矿引起岩层移动和地表沉陷的现象和过程，具体的说是在矿产开采过程中破坏了地下岩层原有的力学平衡状态，因此，岩层移动并变形，当在同一地区长时间进行开采时，岩层的移动和变形将对地表的房屋、铁路、工厂等设施造成影响，因此研究厚松散层下煤矿开采地表移动变形的高精度预测方法，有利于突破厚松散层下开采地表移动变形研究的瓶颈。
2、在目前对松散层下开采沉陷工作面的监测过程中，需要将探测装置插入地面使用，由于松散层中含有卵石、砾石和砂等硬度较大的物质，容易在插入探测装置过程中对探测装置造成损坏；在监测过程中还需要将对长达1100—1400m的工作面进行多点探测，因此在监测过程中放入多个探测装置不仅耗费人力物力，且多个探测器自身在制造过程中产生的误差会对探测精度产生影响，而现有的探测装置多为固定监测，无法便捷地完成多点监测的效果，同时由于开采沉陷工作面灰尘多、地表凹凸不平和环境恶劣等因素都会对探测器自身造成
3、为此，现有技术给出了一些解决方案，现有技术是通过在钻头上设置多个传感器在钻头初步插入土壤时进行检测，行数据采集，进而起到保护作用，解决了在土壤探测过程中易造成设备损坏的问题，但其在监测到硬质土壤后无法自动化继续进行探测。
4、鉴于此，为了克服上述技术问题，本专利技术设计了一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，解决了上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，解决如何智能化控制开采沉陷工作面的监测装置适应工作环境的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，包括底座、控制组件、监测组件和夹持组件，所述底座为圆盘形，所述底座开设有通孔，所述底座安装有控制组件，所述控制组件上表面安装有通过自适应复杂环境的监测组件，所述监测组件内安装有通过自动压缩或回位保护监测组件的夹持组件。
3、当需要对厚松散层下开采沉陷工作面进行监测时，先由控制组件带动整个装置到探测点位前并同时带动夹持组件工作，对开采沉陷工作面内进行降尘，后由探测组件自身进行制动，使整个监测装置停在需要探测的点位正上方，在制动过程中，探测组件辅助监测组件进行数据校对并初始化，进而提高监测组件获得初始数据的精度，后探测组件带动监测组件运动，开始对开采沉陷工作面进行探测，如探测过程中遇到卵石、砾石和砂等硬度较大的物质，监测组件自身工作无法进行时，则由控制组件带动监测组件离开此探测点，并在该点位附近进行二次探测并记录这一情况，在探测结果传输时反馈给研究人员，在探测完成后，控制组件工作带动监测组件离开该探测点位，到下一需要探测的点位，重复该工作过程。
4、优选的，控制组件包括驱动电机、车轮、锥齿轮组、传动轴、配重块、移动环、出料口、连杆和曲柄；驱动电机的输出轴固定连接有用于配合配重块工作的车轮，车轮为麦克纳姆轮，直径300—400mm之间，车轮中的每个小轮都以30°-45°的角度放置，进而实现车轮带动整个装置在狭窄的开采沉陷工作面内实现原地转向与横向移动，同时每个车轮由单独的电机驱动，在需要制动时，可以有效提高电机的制动作用，减少配重块与传动轴的磨损，驱动电机的输出轴固定连接有锥齿轮组，锥齿轮组的传动比为1：4，锥齿轮组固定连接有传动轴，进而将车轮轴向旋转的动力转换为传动轴轴向的动力，传动轴上开设有弧形槽，所述传动轴滑动连接有安装在监测组件的移动行程极限位置的配重块，进而实现传动轴旋转的同时带动配重块在弧形槽内滑动，所述配重块中部滑动连接有通过限位作用改变配重块传递动力方向的移动环，移动环直径在130—160mm之间，壁厚在10—40mm之间，进而实现传递沿配重块的轴线方向平动的动力，而不传递沿配重块的轴线方向旋转的动力，移动环下表面开设有出料口，所述出料口与传动轴可拆卸式固定连接，所述出料口与传动轴固定连接时，利用出料口自身设置的勾爪与传动轴配合，进而辅助配重块进行制动，出料口与传动轴拆分时，出料口旋转并沿勾爪滑出，进而实现将移动环内的物料滑落下，填补监测组件为实现监测效果打出的孔，配重块在旋转过程中将内部的物料传输到移动环内，进而补充移动环内的物料，配重块铰接有连杆，连杆铰接有曲柄，进而实现动力由配重块传递到曲柄，并将动力传递给监测组件。
5、当需要对厚松散层下开采沉陷工作面进行监测时，驱动电机带动车轮转动，此时驱动电机的动力由锥齿轮组传递到传动轴上，配重块在传动轴上开设的弧形槽上滑动，配重块移动到远离底座的极限位置，当整个装置在监测点位附近时，驱动电机反转，进行初步制动，配重块移动到靠近底座的极限位置，此时配重块与底座进行辅助制动，移动环沿传动轴的轴线方向平动，进而带动连杆摆动，连杆带动曲轴绕远离连杆一端转动，监测结束后，驱动电机正转，配重块向远离底座方向沿传动轴的轴线方向运动，进而带动移动环移动，此时出料口打开，移动环内物料流出，填入监测组件打出的孔内，在移动环内物料减少时，配重块内物料在凸块旋转过程中传输到移动环内，当移动环与配重块内物料均不足时发出警示，提醒研究人员添加物料。
6、所述出料口下表面开设有用于通过控制物料流出方向改变配重块与传动轴之间摩擦力的。该凸块为爪型，与传动轴配合，凸块与传动轴的摩擦为配合块进一步提升摩擦力，凸块的爪型结构提高了出料口流出速度，提高了掩埋钻头钻出的孔的速度，所述连杆转动连接有用于改变监测组件转速的曲柄，所述连杆与曲柄长度比为3:1，根据曲柄滑块机构的曲柄与连杆关系可得出，曲柄转动270°配重块进行一个行程，曲柄转动90°配重块进行快速回位行程，显然，配重块进行第一行程时配重块缓慢下落，提高了制动作用，在回位行程时配重块迅速回升，进而提高了配重块内物料的流出速度，进而提高了钻头孔的填充速度。
7、优选的，监测组件包括水平轴、移动轴套、主动锥齿轮、红外探测模组、从动锥齿轮、竖直轴、钻头、齿条和土壤水分传感器；控制件安装有水平轴，进而实现控制组件的动力传递到水平轴上并带动水平轴旋转，水平轴固定连接有橡胶圈，橡胶圈与移动轴套过盈配合，进而提高了夹持组件中水的利用率与夹持组件的工作效果，橡胶圈与水平轴的配合上偏差范围在0-2mm，配合为h6/n7-h6/r7，进而确保橡胶圈能够阻挡夹持组件中的水流出，同时防止移动轴套和水平轴在传动过程中滑脱，水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，包括底座(1)，其特征在于：还包括控制组件(2)、监测组件(3)和夹持组件(4)，所述底座(1)为圆盘形，所述底座(1)开设有通孔，所述底座(1)安装有控制组件(2)，所述控制组件(2)上表面安装有通过自适应复杂环境的监测组件(3)，所述监测组件(3)内安装有通过自动压缩或回位保护监测组件(3)的夹持组件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述控制组件(2)包括驱动电机(21)、车轮(22)、锥齿轮组(23)、传动轴(24)、配重块(25)、移动环(251)、出料口(26)、连杆(27)和曲柄(28)；所述驱动电机(21)的输出轴固定连接有车轮(22)，所述驱动电机(21)的输出轴固定连接有锥齿轮组(23)，所述锥齿轮组(23)固定连接有传动轴(24)，所述传动轴(24)上开设有弧形槽，所述传动轴(24)滑动连接有安装在监测组件(3)的移动行程极限位置的配重块(25)，所述配重块(25)中部滑动连接有通过限位作用改变配重块(25)传递动力方向的移动环(251)，所述移
3.根据权利要求2所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述出料口(26)下表面开设有用于通过控制物料流出方向改变配重块(25)与传动轴(24)之间摩擦力的凸块(261)。
4.根据权利要求2所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述连杆转动连接有用于改变监测组件转速的曲柄(28)，所述连杆(27)与曲柄(28)长度比为3:2-3:1之间。
5.根据权利要求2所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述监测组件(3)包括水平轴(31)、移动轴套(32)、主动锥齿轮(33)、红外探测模组(34)、从动锥齿轮(35)、竖直轴(36)、钻头(37)、齿条(38)和土壤水分传感器(39)；所述控制组件(2)安装有水平轴(31)，所述水平轴(31)滑动连接有移动轴套(32)，所述移动轴套(32)固定连接有周期性传输动力的主动锥齿轮(33)，所述水平轴(31)远离曲柄(28)一端固定连接有用于配合控制组件(2)提升自身工作效果的红外探测模组(34)，所述主动锥齿轮(33)啮合有在移动轴套(32)运动到远离控制组件(2)一端极限位置时传递动力的从动锥齿轮(35)，所述从动锥齿轮(35)固定连接有竖直轴(36)，所述竖直轴(36)中段为齿轮轴，所述竖直轴(36)滑动连接有钻头(37)，所述竖直轴(36)与所述齿条(38)啮合，所述齿条(38)固定连接有与钻头(37)交替工作的土壤水分传感器(39)。
6.根据权利要求5所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述红外探测模组(34)包括红外发射器，支架和陀螺仪，红外发射器与支架转动连接，陀螺仪与红外发射器固定连接，所述红外探测模组(34)探测点位在6—8个之间。
7.根据权利要求5所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述水平轴(31)固定连接有橡胶圈，橡胶圈与移动轴套(32)过盈配合，橡胶圈与水平轴(31)的配合上偏差范围在0-2mm，配合为h6/N7-h6/R7。
8.根据权利要求5所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述夹持组件(4)包括限位孔(41)、水囊(42)、摆杆(43)、夹臂(44)和夹爪(45)，所述底板(1)固定连接有限位孔(41)，限位孔(41)与底板(1)之间的距离可变，所述限位孔(41)滑动连接有用于改变自身形状以保护土壤水分传感器(39)的水囊(42)，所述限位孔(41)转动连接有摆杆(43)，所述摆杆转动连接有夹臂(44)，所述夹臂(44)固定连接有夹爪(45)。
9.根据权利要求7所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述水囊(42)表面开设有多个用于改变夹爪(45)的夹紧力的出水孔(421)，夹臂(421)上设置有两对称布置的直槽(422)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，包括底座(1)，其特征在于：还包括控制组件(2)、监测组件(3)和夹持组件(4)，所述底座(1)为圆盘形，所述底座(1)开设有通孔，所述底座(1)安装有控制组件(2)，所述控制组件(2)上表面安装有通过自适应复杂环境的监测组件(3)，所述监测组件(3)内安装有通过自动压缩或回位保护监测组件(3)的夹持组件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述控制组件(2)包括驱动电机(21)、车轮(22)、锥齿轮组(23)、传动轴(24)、配重块(25)、移动环(251)、出料口(26)、连杆(27)和曲柄(28)；所述驱动电机(21)的输出轴固定连接有车轮(22)，所述驱动电机(21)的输出轴固定连接有锥齿轮组(23)，所述锥齿轮组(23)固定连接有传动轴(24)，所述传动轴(24)上开设有弧形槽，所述传动轴(24)滑动连接有安装在监测组件(3)的移动行程极限位置的配重块(25)，所述配重块(25)中部滑动连接有通过限位作用改变配重块(25)传递动力方向的移动环(251)，所述移动环(251)下表面开设有出料口(26)，所述出料口(26)与传动轴(24)可拆卸式固定连接，所述移动环(251)转动连接有连杆(27)，所述连杆(27)转动连接有曲柄(28)。
3.根据权利要求2所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述出料口(26)下表面开设有用于通过控制物料流出方向改变配重块(25)与传动轴(24)之间摩擦力的凸块(261)。
4.根据权利要求2所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述连杆转动连接有用于改变监测组件转速的曲柄(28)，所述连杆(27)与曲柄(28)长度比为3:2-3:1之间。
5.根据权利要求2所述的一种用于厚松散层下开采沉陷工作面的监测装置，其特征在于：所述监测组件(3)包括水平轴(31)、移动轴套(32)、主动锥齿轮(33)、红外探测模组(34)、从动锥齿轮(35)、竖直轴(36)、钻头(37)、齿条(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静娴，余学祥，吕伟才，杨旭，王文波，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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