頂板離層監(jiān)測裝置和方法
【專利摘要】一種頂板離層監(jiān)測裝置，包括錨固裝置(1)，鋼絲線收放裝置(2)，記錄裝置(3)和鋼絲線(4)，在工作狀態(tài)下，所述鋼絲線(4)從所述鋼絲線收放裝置(2)引出，穿過所述記錄裝置(3)，和所述錨固裝置(1)固定連接；其中，所述錨固裝置(1)包括內(nèi)環(huán)(11)，外環(huán)(12)，遇水膨脹材料(13)，連接桿(14)，頂蓋(15)和底蓋(16)。本發(fā)明適用于地面打孔對頂板離層進(jìn)行監(jiān)測，因此，操作更加方便安全，且監(jiān)測范圍更廣。
【專利說明】頂板離層監(jiān)測裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種頂板離層監(jiān)測裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦生產(chǎn)中，頂板運(yùn)動(dòng)變化直接影響到煤礦生產(chǎn)安全，因此，對頂板運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測是保證煤礦安全生產(chǎn)的必要手段。其中，對頂板離層狀況進(jìn)行監(jiān)測是最重要的手段之一。目前，應(yīng)用較廣的頂板離層監(jiān)測設(shè)備主要有兩種:(I)數(shù)顯式頂板離層儀；(2)在線監(jiān)測試頂板離層儀。
[0003]這兩種頂板離層監(jiān)測儀都是在工作面前方的回采巷道向頂板打出一定深度的鉆孔，然后將錨固裝置安裝其中，故其在一定程度上都會(huì)影響現(xiàn)場的生產(chǎn)，且只能監(jiān)測工作面前方的頂板離層情況，對工作面后方采空區(qū)的頂板垮落及離層情況無法掌握。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種頂板離層監(jiān)測裝置。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種頂板離層監(jiān)測裝置，包括錨固裝置，鋼絲線收放裝置，記錄裝置和鋼絲線，在工作狀態(tài)下，所述鋼絲線從所述鋼絲線收放裝置引出，穿過所述記錄裝置，和所述錨固裝置固定連接；其中，所述錨固裝置包括內(nèi)環(huán)，外環(huán)，遇水膨脹材料，連接桿，頂蓋和底蓋；所述內(nèi)環(huán)成型有四個(gè)呈十字分布的內(nèi)環(huán)連接孔，可使所述連接桿穿過；所述外環(huán)包括兩個(gè)外殼，所述兩個(gè)外殼合攏后形成完整一個(gè)圓環(huán)，與所述內(nèi)環(huán)相對應(yīng)，所述外環(huán)成型有四個(gè)呈十字分布的外環(huán)連接孔，兩根所述連接桿穿過所述內(nèi)環(huán)后可插入相應(yīng)的所述外環(huán)連接孔內(nèi)，并彼此垂直；所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間充填有所述遇水膨脹材料，所述頂蓋和所述底蓋與所述內(nèi)環(huán)固定連接，將所述遇水膨脹材料封存在所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間，所述頂蓋成型有若干個(gè)通水孔，可使水經(jīng)所述頂蓋與所述遇水膨脹材料混合。
[0007]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述外環(huán)的所述兩個(gè)外殼，外形呈象牙狀，彼此完全相同。
[0008]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述外環(huán)的所述兩個(gè)外殼由鐵制成。
[0009]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述錨固裝置還包括鋼絲線固定連接裝置，與所述頂蓋固定連接。
[0010]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述鋼絲線收放裝置包括鋼絲線密封裝置，基座和固定軸，所述鋼絲線密封裝置通過所述固定軸與所述基座固定連接。
[0011]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述鋼絲線密封裝置包括出口端，鋼絲線輪盤和發(fā)條，所述鋼絲線一端與所述鋼絲線轉(zhuǎn)盤固定連接，并纏繞，另一端從所述出口端引出；所述鋼絲線輪盤與所述發(fā)條一端固定連接，在所述鋼絲線輪盤受所述鋼絲線拉動(dòng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)情況下，壓縮所述發(fā)條。
[0012]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述記錄裝置包括角度記錄輪，圈數(shù)記錄輪，記錄輪密封裝置，角度記錄輪支承軸和圈數(shù)記錄輪支承軸，所述角度記錄輪支承軸和所述圈數(shù)記錄輪支承軸分別將所述角度記錄輪和所述圈數(shù)記錄輪固定在所述記錄輪密封裝置內(nèi)，并能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述記錄輪密封裝置包括角度讀數(shù)口，圈數(shù)讀數(shù)口，鋼絲線進(jìn)口和鋼絲線出口，所述角度讀數(shù)口和所述圈數(shù)讀數(shù)口分別用于讀取所述角度記錄輪和所述圈數(shù)記錄輪上的讀數(shù)，鋼絲線從所述鋼絲線進(jìn)口引入，從所述鋼絲線出口引出。
[0013]在上述頂板離層監(jiān)測裝置中，所述角度記錄輪包括角度刻度輪，轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪和角度記錄輪支承軸孔；所述角度刻度輪和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪同心固定連接，所述角度刻度輪上成型有鋼絲線凹槽，與所述鋼絲線摩擦接觸，在所述鋼絲線移動(dòng)情況下，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸點(diǎn)不發(fā)生相對滑動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪上成型有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒，所述支承軸孔穿過所述角度刻度輪和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪共同圓心；所述圈數(shù)記錄輪包括轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪，圈數(shù)刻度輪和圈數(shù)記錄輪支承軸孔，所述圈數(shù)刻度輪和所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪同心固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪上成型有若干個(gè)對稱均勻分布的轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒與所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒彼此咬合，在所述角度記錄輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，所述圈數(shù)記錄輪轉(zhuǎn)動(dòng)某一固定角度，所述圈數(shù)記錄輪支承軸孔穿過所述圈數(shù)刻度輪和所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪共同圓心；所述角度記錄輪支承軸和圈數(shù)記錄輪支承軸分別穿過所述角度記錄輪支承軸孔和圈數(shù)記錄輪支承軸孔。
[0014]一種使用上述頂板離層監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測的頂板離層監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0015](a)在需要監(jiān)測頂板離層位置的正上方地面處，打出鉆孔，所述鉆孔直徑大于所述錨固裝置的直徑，所述鉆孔深度延伸至監(jiān)測位置以下；
[0016](b)根據(jù)所述鉆孔深度，確定所述鋼絲線長度，并將所述鋼絲線纏繞在所述發(fā)條的鋼絲線輪盤上，然后用所述鋼絲線密封裝置密封，再通過所述固定軸與所述基座安裝成一整體，最后將所述鋼絲線密封裝置固定在所述鉆孔附近；
[0017](C)將兩根所述連接桿分別穿過所述內(nèi)環(huán)的內(nèi)環(huán)連接孔，并穿入所述外環(huán)的外環(huán)連接孔內(nèi)，使所述兩個(gè)獨(dú)立的外殼形成一個(gè)完整的圓環(huán)，在所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間填充所述遇水膨脹材料；將所述頂蓋和所述底蓋分別與所述內(nèi)環(huán)進(jìn)行固定連接；
[0018](d)固定連接所述角度刻度輪和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪，形成所述角度記錄輪，固定連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪和圈數(shù)刻度輪，形成所述圈數(shù)記錄輪，然后分別通過所述角度記錄輪支承軸和圈數(shù)記錄輪支承軸，將所述角度記錄輪和所述圈數(shù)記錄輪組裝到所述記錄輪密封裝置上，形成所述記錄裝置；
[0019](e)將所述鋼絲線從所述鋼絲線收放裝置引出后，由所述記錄裝置中的所述鋼絲線進(jìn)口進(jìn)入所述記錄裝置，繞過所述角度刻度輪上的所述鋼絲線凹槽，然后從所述鋼絲線出口引出，與所述錨固裝置固定連接；
[0020](f)將連接好所述鋼絲線的所述錨固裝置從所述鉆孔中緩慢下放，通過記錄所述鋼絲線的放出長度計(jì)算所述錨固裝置的下放深度，當(dāng)下放到所述監(jiān)測位置后，從孔口往孔內(nèi)注水，使得所述錨固裝置中的所述遇水膨脹材料遇水膨脹，帶動(dòng)所述外環(huán)向外延伸，與所述鉆孔的孔壁充分接觸，實(shí)現(xiàn)所述錨固裝置的孔內(nèi)固定；
[0021](g)根據(jù)所述記錄裝置的所述角度記錄輪和所述圈數(shù)記錄輪，分別記錄所述鋼絲線被拉動(dòng)過程中帶動(dòng)所述角度記錄輪和所述圈數(shù)記錄輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度α和圈數(shù)η，根據(jù)不同時(shí)間內(nèi)記錄得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和圈數(shù):(al，nl)和(α 2，η2)，通過下式得到所述監(jiān)測位置頂板離層的相對位移量L:
[0022]L = 2 π R (n2-nl) + Ji R ( α 2_ α I) /180
[0023]其中，R為所述角度記錄輪的半徑。
[0024]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]①本發(fā)明提供的頂板離層監(jiān)測裝置，由于錨固裝置采用內(nèi)環(huán)和可膨脹外環(huán)結(jié)構(gòu)，在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間充填遇水膨脹材料，因此，本發(fā)明非常適用通過已有的地質(zhì)鉆孔對頂板離層進(jìn)行監(jiān)測，能夠牢固的固定監(jiān)測層位，準(zhǔn)確的監(jiān)測離層狀態(tài)。
[0026]②本發(fā)明提供的頂板離層監(jiān)測方法，由于是通過地面打孔實(shí)現(xiàn)對頂板離層的監(jiān)測，因此，本發(fā)明操作工序更加簡便安全，并且不影響井下正常生產(chǎn)，同時(shí)可以對任何位置的頂板離層進(jìn)行監(jiān)測。
[0027]③本發(fā)明提供的頂板離層監(jiān)測裝置，由于鋼絲線收放裝置采用轉(zhuǎn)盤和發(fā)條結(jié)構(gòu)，監(jiān)測層位垮落后鋼絲線將會(huì)回彈，進(jìn)而可以判斷采空區(qū)的垮落高度。
[0028]④本發(fā)明提供的頂板離層監(jiān)測方法，由于可以在每個(gè)鉆孔內(nèi)同時(shí)安裝多個(gè)錨固裝置，因此，本發(fā)明能夠同時(shí)對頂板不同層位的離層狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測范圍更廣，更準(zhǔn)確。
[0029]⑤本發(fā)明提供的頂板離層監(jiān)測裝置和方法，由于記錄裝置同時(shí)安裝有角度記錄輪和圈數(shù)記錄輪，因此，本發(fā)明可以更準(zhǔn)確的監(jiān)測頂板離層情況，精度更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0031]圖1是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置布置示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置錨固裝置俯視圖；
[0033]圖3是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置錨固裝置主視圖；
[0034]圖4是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置鋼絲線收放裝置主視圖；
[0035]圖5是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置鋼絲線收放裝置俯視圖；
[0036]圖6是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置鋼絲線收放裝置A-A向剖視圖；
[0037]圖7是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置記錄裝置主視圖；
[0038]圖8是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置角度記錄輪主視圖；
[0039]圖9是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置角度記錄輪右視圖；
[0040]圖10是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置圈數(shù)記錄輪主視圖；
[0041]圖11是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置圈數(shù)記錄輪右視圖。
[0042]圖中標(biāo)記為:1-錨固裝置，2-鋼絲線收放裝置，3記錄裝置，4-鋼絲線，5-頂板，6-鉆孔，11~內(nèi)環(huán)，12_外環(huán)，13_遇水膨脹材料，14-連接桿，15_頂蓋，16-底蓋，21-鋼絲線密封裝置，22-基座，23-固定軸，31-角度記錄輪，32-圈數(shù)記錄輪，33-記錄輪密封裝置，34-角度記錄輪支承軸，35-圈數(shù)記錄輪支承軸，151-通水孔，211-出口端，212-鋼絲線轉(zhuǎn)盤，213-發(fā)條，311-角度刻度輪，312-轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪，313-支承軸孔，331-角度讀數(shù)口，332-圈數(shù)讀數(shù)口，333-鋼絲線進(jìn)口，334-鋼絲線出口，3111-鋼絲線凹槽，3121-轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒，3211-轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒。

【具體實(shí)施方式】
[0043]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0044]圖1-圖11所示是本發(fā)明頂板離層監(jiān)測裝置和方法的優(yōu)選實(shí)施例。
[0045]所述頂板離層監(jiān)測裝置，包括錨固裝置1，鋼絲線收放裝置2，記錄裝置3和鋼絲線4，在工作狀態(tài)下，所述鋼絲線4從所述鋼絲線收放裝置2引出，穿過所述記錄裝置3，和所述錨固裝置I固定連接；其中，所述錨固裝置I包括內(nèi)環(huán)11，外環(huán)12，遇水膨脹材料13，連接桿14，頂蓋15和底蓋16 ;所述內(nèi)環(huán)11成型有四個(gè)呈十字分布的內(nèi)環(huán)連接孔，可使所述連接桿14穿過；所述外環(huán)12包括兩個(gè)外殼，所述兩個(gè)外殼合攏后形成完整一個(gè)圓環(huán)，與所述內(nèi)環(huán)11相對應(yīng)，所述外環(huán)12成型有四個(gè)呈十字分布的外環(huán)連接孔，兩根所述連接桿14穿過所述內(nèi)環(huán)11后可插入相應(yīng)的所述外環(huán)連接孔內(nèi)，并彼此垂直；所述內(nèi)環(huán)11和所述外環(huán)12之間充填有所述遇水膨脹材料13，所述頂蓋15和所述底蓋16與所述內(nèi)環(huán)11固定連接，將所述遇水膨脹材料13封存在所述內(nèi)環(huán)11和所述外環(huán)12之間，所述頂蓋15成型有若干個(gè)通水孔151，可使水經(jīng)所述頂蓋15與所述遇水膨脹材料13混合。
[0046]在本實(shí)施例中，所述外環(huán)12的所述兩個(gè)外殼，外形呈象牙狀，彼此完全相同。
[0047]在本實(shí)施例中，所述外環(huán)12的所述兩個(gè)外殼由鐵制成。
[0048]在本實(shí)施例中，所述錨固裝置I還包括鋼絲線固定連接裝置，與所述頂蓋15固定連接。
[0049]在本實(shí)施例中，所述鋼絲線收放裝置2包括鋼絲線密封裝置21，基座22和固定軸23，所述鋼絲線密封裝置21通過所述固定軸23與所述基座22固定連接。
[0050]在本實(shí)施例中，所述鋼絲線密封裝置21包括出口端211，鋼絲線輪盤212和發(fā)條213，所述鋼絲線4 一端與所述鋼絲線轉(zhuǎn)盤212固定連接，并纏繞，另一端從所述出口端211引出；所述鋼絲線輪盤212與所述發(fā)條213 —端固定連接，在所述鋼絲線輪盤212受所述鋼絲線4拉動(dòng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)情況下，壓縮所述發(fā)條213。
[0051]在本實(shí)施例中，所述記錄裝置3包括角度記錄輪31，圈數(shù)記錄輪32，記錄輪密封裝置33，角度記錄輪支承軸34和圈數(shù)記錄輪支承軸35，所述角度記錄輪支承軸34和所述圈數(shù)記錄輪支承軸35分別將所述角度記錄輪31和所述圈數(shù)記錄輪32固定在所述記錄輪密封裝置33內(nèi)，并能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述記錄輪密封裝置33包括角度讀數(shù)口 331，圈數(shù)讀數(shù)口332，鋼絲線進(jìn)口 333和鋼絲線出口 334，所述角度讀數(shù)口 331和所述圈數(shù)讀數(shù)口 332分別用于讀取所述角度記錄輪31和所述圈數(shù)記錄輪32上的讀數(shù)，鋼絲線從所述鋼絲線進(jìn)口 333引入，從所述鋼絲線出口 334引出。
[0052]在本實(shí)施例中，角度記錄輪31包括角度刻度輪311，轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪312和角度記錄輪支承軸孔313 ;所述角度刻度輪311和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪312同心固定連接，所述角度刻度輪311上成型有鋼絲線凹槽3111，與所述鋼絲線4摩擦接觸，在所述鋼絲線移動(dòng)情況下，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸點(diǎn)不發(fā)生相對滑動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪312上成型有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒3121,所述支承軸孔313穿過所述角度刻度輪311和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪312共同圓心；所述圈數(shù)記錄輪32包括轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪321，圈數(shù)刻度輪322和圈數(shù)記錄輪支承軸孔323，所述圈數(shù)刻度輪322和所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪311同心固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪321上成型有若干個(gè)對稱均勻分布的轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒3211，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒3211與所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒3121彼此咬合，在所述角度記錄輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，所述圈數(shù)記錄輪32轉(zhuǎn)動(dòng)某一固定角度，所述圈數(shù)記錄輪支承軸孔323穿過所述圈數(shù)刻度輪322和所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪321共同圓心；所述角度記錄輪支承軸34和圈數(shù)記錄輪支承軸35分別穿過所述角度記錄輪支承軸孔313和圈數(shù)記錄輪支承軸孔323。
[0053]使用本實(shí)施例所述的頂板離層監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測的頂板離層監(jiān)測方法，步驟如下:
[0054](a)在需要監(jiān)測頂板5離層位置的正上方地面處，打出鉆孔6，所述鉆孔6直徑大于所述錨固裝置I的直徑，所述鉆孔6深度延伸至監(jiān)測位置以下；
[0055](b)根據(jù)所述鉆孔6深度，確定所述鋼絲線4長度，并將所述鋼絲線4纏繞在所述發(fā)條213的鋼絲線輪盤212上，然后用所述鋼絲線密封裝置21密封，再通過所述固定軸23與所述基座22安裝成一整體，最后將所述鋼絲線密封裝置2固定在所述鉆孔6附近；
[0056](c)將兩根所述連接桿14分別穿過所述內(nèi)環(huán)11的內(nèi)環(huán)連接孔，并穿入所述外環(huán)12的外環(huán)連接孔內(nèi)，使所述兩個(gè)獨(dú)立的外殼形成一個(gè)完整的圓環(huán)，在所述內(nèi)環(huán)11與外環(huán)12之間填充所述遇水膨脹材料13 ;將所述頂蓋15和所述底蓋分別與所述內(nèi)環(huán)11進(jìn)行固定連接；
[0057](d)固定連接所述角度刻度輪311和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪312,形成所述角度記錄輪31，固定連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪321和圈數(shù)刻度輪322，形成所述圈數(shù)記錄輪32，然后分別通過所述角度記錄輪支承軸34和圈數(shù)記錄輪支承軸35，將所述角度記錄輪31和所述圈數(shù)記錄輪32組裝到所述記錄輪密封裝置33上，形成所述記錄裝置3 ；
[0058](e)將所述鋼絲線4從所述鋼絲線收放裝置2引出后，由所述記錄裝置3中的所述鋼絲線進(jìn)口 333進(jìn)入所述記錄裝置3，繞過所述角度刻度輪311上的所述鋼絲線凹槽3111，然后從所述鋼絲線出口 334引出，與所述錨固裝置I固定連接；
[0059](f)將連接好所述鋼絲線4的所述錨固裝置I從所述鉆孔6中緩慢下放，通過記錄所述鋼絲線4的放出長度計(jì)算所述錨固裝置I的下放深度，當(dāng)下放到所述監(jiān)測位置后，從孔口往孔內(nèi)注水，使得所述錨固裝置I中的所述遇水膨脹材料13遇水膨脹，帶動(dòng)所述外環(huán)12向外延伸，與所述鉆孔6的孔壁充分接觸，實(shí)現(xiàn)所述錨固裝置I的孔內(nèi)固定；
[0060](g)根據(jù)所述記錄裝置3的所述角度記錄輪31和所述圈數(shù)記錄輪32，分別記錄所述鋼絲線4被拉動(dòng)過程中帶動(dòng)所述角度記錄輪31和所述圈數(shù)記錄輪32轉(zhuǎn)動(dòng)的角度α和圈數(shù)η，根據(jù)不同時(shí)間內(nèi)記錄得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和圈數(shù):(a l，nl)和(α 2，η2)，通過下式得到所述監(jiān)測位置頂板離層的相對位移量L:
[0061 ] L = 2 R(n2-nl) + Ji R( α 2_ a I)/180
[0062]其中，R為所述角度記錄輪31的半徑。
[0063]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:包括錨固裝置(I)，鋼絲線收放裝置(2)，記錄裝置(3)和鋼絲線(4)，在工作狀態(tài)下，所述鋼絲線(4)從所述鋼絲線收放裝置(2)引出，穿過所述記錄裝置(3)，和所述錨固裝置(I)固定連接； 其中，所述錨固裝置⑴包括內(nèi)環(huán)(11)，外環(huán)(12)，遇水膨脹材料(13)，連接桿(14)，頂蓋(15)和底蓋(16)； 所述內(nèi)環(huán)(11)成型有四個(gè)呈十字分布的內(nèi)環(huán)連接孔，可使所述連接桿(14)穿過； 所述外環(huán)(12)包括兩個(gè)外殼，所述兩個(gè)外殼合攏后形成完整一個(gè)圓環(huán)，與所述內(nèi)環(huán)(11)相對應(yīng)，所述外環(huán)(12)成型有四個(gè)呈十字分布的外環(huán)連接孔，兩根所述連接桿(14)穿過所述內(nèi)環(huán)(11)后可插入相應(yīng)的所述外環(huán)連接孔內(nèi)，并彼此垂直； 所述內(nèi)環(huán)(11)和所述外環(huán)(12)之間充填有所述遇水膨脹材料(13)，所述頂蓋(15)和所述底蓋(16)與所述內(nèi)環(huán)(11)固定連接，將所述遇水膨脹材料(13)封存在所述內(nèi)環(huán)(11)和所述外環(huán)(12)之間，所述頂蓋(15)成型有若干個(gè)通水孔(151)，可使水經(jīng)所述頂蓋(15)與所述遇水膨脹材料(13)混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:所述外環(huán)(12)的所述兩個(gè)外殼，外形呈象牙狀，彼此完全相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:所述外環(huán)(12)的所述兩個(gè)外殼由鐵制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:所述錨固裝置(I)還包括鋼絲線固定連接裝置，與所述頂蓋(15)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:所述鋼絲線收放裝置(2)包括鋼絲線密封裝置(21)，基座(22)和固定軸(23)，所述鋼絲線密封裝置(21)通過所述固定軸(23)與所述基座(22)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:所述鋼絲線密封裝置(21)包括出口端(211)，鋼絲線輪盤(212)和發(fā)條(213)，所述鋼絲線(4) 一端與所述鋼絲線轉(zhuǎn)盤(212)固定連接，并纏繞，另一端從所述出口端(211)引出； 所述鋼絲線輪盤(212)與所述發(fā)條(213) —端固定連接，在所述鋼絲線輪盤(212)受所述鋼絲線(4)拉動(dòng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)情況下，壓縮所述發(fā)條(213)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:所述記錄裝置(3)包括角度記錄輪(31)，圈數(shù)記錄輪(32)，記錄輪密封裝置(33)，角度記錄輪支承軸(34)和圈數(shù)記錄輪支承軸(35)，所述角度記錄輪支承軸(34)和所述圈數(shù)記錄輪支承軸(35)分別將所述角度記錄輪(31)和所述圈數(shù)記錄輪(32)固定在所述記錄輪密封裝置(33)內(nèi)，并能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述記錄輪密封裝置(33)包括角度讀數(shù)口(331)，圈數(shù)讀數(shù)口(332)，鋼絲線進(jìn)口(333)和鋼絲線出口(334)，所述角度讀數(shù)口(331)和所述圈數(shù)讀數(shù)口(332)分別用于讀取所述角度記錄輪(31)和所述圈數(shù)記錄輪(32)上的讀數(shù)，鋼絲線從所述鋼絲線進(jìn)口(333)引入，從所述鋼絲線出口 (334)引出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于:角度記錄輪(31)包括角度亥IJ度輪(311)，轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪(312)和角度記錄輪支承軸孔(313);所述角度刻度輪(311)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪(312)同心固定連接，所述角度刻度輪(311)上成型有鋼絲線凹槽(3111)，與所述鋼絲線(4)摩擦接觸，在所述鋼絲線移動(dòng)情況下，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸點(diǎn)不發(fā)生相對滑動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪(312)上成型有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒(3121)，所述支承軸孔(313)穿過所述角度刻度輪(311)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪(312)共同圓心； 所述圈數(shù)記錄輪(32)包括轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪(321)，圈數(shù)刻度輪(322)和圈數(shù)記錄輪支承軸孔(323)，所述圈數(shù)刻度輪(322)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪(311)同心固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪(321)上成型有若干個(gè)對稱均勻分布的轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒(3211)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受齒(3211)與所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞齒(3121)彼此咬合，在所述角度記錄輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，所述圈數(shù)記錄輪(32)轉(zhuǎn)動(dòng)某一固定角度，所述圈數(shù)記錄輪支承軸孔(323)穿過所述圈數(shù)刻度輪(322)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪(321)共同圓心； 所述角度記錄輪支承軸(34)和圈數(shù)記錄輪支承軸(35)分別穿過所述角度記錄輪支承軸孔(313)和圈數(shù)記錄輪支承軸孔(323)。
9.一種使用權(quán)利要求8所述的頂板離層監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測的頂板離層監(jiān)測方法，其特征在于:包括如下步驟: (a)在需要監(jiān)測頂板(5)離層位置的正上方地面處，打出鉆孔(6)，所述鉆孔(6)直徑大于所述錨固裝置(I)的直徑，所述鉆孔(6)深度延伸至監(jiān)測位置以下； (b)根據(jù)所述鉆孔(6)深度，確定所述鋼絲線(4)長度，并將所述鋼絲線(4)纏繞在所述發(fā)條(213)的鋼絲線輪盤(212)上，然后用所述鋼絲線密封裝置(21)密封，再通過所述固定軸(23)與所述基座(22)安裝成一整體，最后將所述鋼絲線密封裝置(2)固定在所述鉆孔(6)附近； (c)將兩根所述連接桿(14)分別穿過所述內(nèi)環(huán)(11)的內(nèi)環(huán)連接孔，并穿入所述外環(huán)(12)的外環(huán)連接孔內(nèi)，使所述兩個(gè)獨(dú)立的外殼形成一個(gè)完整的圓環(huán)，在所述內(nèi)環(huán)(11)與外環(huán)(12)之間填充所述遇水膨脹材料(13);將所述頂蓋(15)和所述底蓋分別與所述內(nèi)環(huán)(11)進(jìn)行固定連接； (d)固定連接所述角度刻度輪(311)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞輪(312)，形成所述角度記錄輪(31)，固定連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)接受輪(321)和圈數(shù)刻度輪(322)，形成所述圈數(shù)記錄輪(32)，然后分別通過所述角度記錄輪支承軸(34)和圈數(shù)記錄輪支承軸(35)，將所述角度記錄輪(31)和所述圈數(shù)記錄輪(32)組裝到所述記錄輪密封裝置(33)上，形成所述記錄裝置(3)； (e)將所述鋼絲線(4)從所述鋼絲線收放裝置(2)引出后，由所述記錄裝置(3)中的所述鋼絲線進(jìn)口(333)進(jìn)入所述記錄裝置(3)，繞過所述角度刻度輪(311)上的所述鋼絲線凹槽(3111)，然后從所述鋼絲線出口(334)引出，與所述錨固裝置(I)固定連接； (f)將連接好所述鋼絲線(4)的所述錨固裝置(I)從所述鉆孔(6)中緩慢下放，通過記錄所述鋼絲線(4)的放出長度計(jì)算所述錨固裝置(I)的下放深度，當(dāng)下放到所述監(jiān)測位置后，從孔口往孔內(nèi)注水，使得所述錨固裝置(I)中的所述遇水膨脹材料(13)遇水膨脹，帶動(dòng)所述外環(huán)(12)向外延伸，與所述鉆孔(6)的孔壁充分接觸，實(shí)現(xiàn)所述錨固裝置⑴的孔內(nèi)固定； (g)根據(jù)所述記錄裝置(3)的所述角度記錄輪(31)和所述圈數(shù)記錄輪(32)，分別記錄所述鋼絲線(4)被拉動(dòng)過程中帶動(dòng)所述角度記錄輪(31)和所述圈數(shù)記錄輪(32)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度α和圈數(shù)η，根據(jù)不同時(shí)間內(nèi)記錄得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和圈數(shù):(α 1，nl)和(α2，η2)，通過下式得到所述監(jiān)測位置頂板離層的相對位移量L:L = 2 3i R(n2-nl) + 3i R(a 2-α 1)/180其中，R為所述角度記錄輪(31)的半徑。
【文檔編號(hào)】E21F17/18GK104236439SQ201410509454
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】歐陽振華, 吳寶楊, 趙善坤, 李曉璐 申請人:煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司