專利名稱：隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
目前在進(jìn)行地下采礦的科學(xué)研究過(guò)程中，往往需要測(cè)量隱蔽工程中某點(diǎn)高程的動(dòng)態(tài)變化情況，以檢驗(yàn)工程的控制效果或判定該點(diǎn)的偏離程度。而這些被測(cè)點(diǎn)往往掩埋在巖層深部，周?chē)葲](méi)有固定標(biāo)高的參照物，衛(wèi)星信號(hào)及人員也無(wú)法到達(dá)，使歷來(lái)研究方法難以實(shí)現(xiàn)的盲點(diǎn)。例如，當(dāng)煤礦在承壓水上采煤時(shí)，要測(cè)量回采工作面后方采空塌陷區(qū)內(nèi)底板中關(guān)鍵層的擾動(dòng)情況，判斷承壓水對(duì)采面后方底板的影響程度，以前除了只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬以外，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行實(shí)際觀測(cè)，而對(duì)采面后方的出水研究，只能采用理論推導(dǎo)來(lái)進(jìn)行，使得結(jié)果誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)參照標(biāo)高點(diǎn)動(dòng)態(tài)測(cè)量。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括裝有工作液體的測(cè)量容器、連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)、工作液體連通管路、液位觀測(cè)裝置、氣壓保持裝置、保護(hù)固定裝置；保護(hù)固定裝置包括保護(hù)筒和底部設(shè)置的保護(hù)套；測(cè)量容器包括帶有上蓋的圓柱筒，圓柱筒內(nèi)灌注工作液體，測(cè)量容器設(shè)置在保護(hù)筒內(nèi)；連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)包括固定在測(cè)量容器底部的聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿插入保護(hù)套設(shè)置，在圓柱筒底部和保護(hù)筒底部之間的聯(lián)動(dòng)桿上穿設(shè)有平衡彈簧；圓柱筒、保護(hù)套安裝于巖層一內(nèi)，其中巖層一為采煤工作面的直接底；聯(lián)動(dòng)桿的下端插入巖層二固定設(shè)置，其中巖層二為采煤工作面的老底，即關(guān)鍵層巖層；工作液體連通管路為安裝于圓柱筒底部的且與液位觀測(cè)裝置的帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通的管路系統(tǒng)；液位觀測(cè)裝置設(shè)置在與圓柱筒內(nèi)的工作液體處于同一標(biāo)高位置上；氣壓保持裝置包括圓柱筒的上蓋上設(shè)置的氣壓口，氣壓口與保護(hù)筒內(nèi)部連通，保護(hù)筒底部設(shè)有氣壓連通管，氣壓連通管通過(guò)氣壓導(dǎo)流管與液位觀測(cè)裝置處氣壓連通。所述的保護(hù)固定裝置還包括設(shè)置在保護(hù)筒底部的錐形底座，錐形底座的下端與保護(hù)套外壁固定連接。所述的工作液體連通管路依次包括與圓柱筒底部連通的液體連通內(nèi)管、液體連通軟管、液體連通外管、液體導(dǎo)流管，液體導(dǎo)流管的末端與帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通。所述的巖層一由較軟巖石組成，巖層二由較硬巖層組成。所述的液位觀測(cè)裝置設(shè)置在遠(yuǎn)處觀測(cè)硐室內(nèi)。所述的工作液體為液態(tài)水或不燃性機(jī)油。本發(fā)明利用液壓連通器原理，將安裝有保護(hù)固定裝置及連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，且裝有液體的測(cè)量容器安放在被測(cè)點(diǎn)位附近，將連動(dòng)機(jī)構(gòu)中的聯(lián)動(dòng)桿固定在被測(cè)點(diǎn)位上，用液體連通管路將液體引至外部能夠觀測(cè)且與測(cè)量容器同一標(biāo)高的位置上，用液位觀測(cè)裝置來(lái)觀測(cè)液面位置的變化，同時(shí)用氣壓保持系統(tǒng)來(lái)保證容器內(nèi)的氣壓平衡。當(dāng)測(cè)量容器中的聯(lián)動(dòng)桿隨著被測(cè)點(diǎn)做上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，在另一端的液位觀測(cè)裝置可以反映出測(cè)量容器中液面位置上下運(yùn)動(dòng)的變化軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)隱蔽工程中不可接觸點(diǎn)的動(dòng)態(tài)高程變化測(cè)量。本發(fā)明解決了長(zhǎng)期以來(lái)在地下深部隱蔽工程中，人們無(wú)法直接接觸點(diǎn)處無(wú)參照物高程動(dòng)態(tài)變化測(cè)量的難題，從而為這方面的科學(xué)研究提供了一種可行的測(cè)量方法。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例如圖1、2所示，隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括裝有工作液體的測(cè)量容器、連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)、工作液體連通管路、液位觀測(cè)裝置、氣壓保持裝置、保護(hù)固定裝置；保護(hù)固定裝置包括保護(hù)筒和底部設(shè)置的保護(hù)套；測(cè)量容器包括帶有上蓋的圓柱筒，圓柱筒內(nèi)灌注工作液體，測(cè)量容器設(shè)置在保護(hù)筒內(nèi)；連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)包括固定在測(cè)量容器底部的聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿插入保護(hù)套設(shè)置，在圓柱筒底部和保護(hù)筒底部之間的聯(lián)動(dòng)桿上穿設(shè)有平衡彈簧；圓柱筒、保護(hù)套安裝于巖層一內(nèi)，其中巖層一為采煤工作面的直接底；聯(lián)動(dòng)桿的下端插入巖層二固定設(shè)置，其中巖層二為采煤工作面的老底，即關(guān)鍵層巖層；工作液體連通管路為安裝于圓柱筒底部的且與液位觀測(cè)裝置的帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通的管路系統(tǒng)；液位觀測(cè)裝置設(shè)置在與圓柱筒內(nèi)的工作液體處于同一標(biāo)高位置上；氣壓保持裝置包括圓柱筒的上蓋上設(shè)置的氣壓口，氣壓口與保護(hù)筒內(nèi)部連通，保護(hù)筒底部設(shè)有氣壓連通管，氣壓連通管通過(guò)氣壓導(dǎo)流管與液位觀測(cè)裝置處氣壓連通。保護(hù)固定裝置還包括設(shè)置在保護(hù)筒底部的錐形底座，錐形底座的下端與保護(hù)套外壁固定連接。工作液體連通管路依次包括與圓柱筒底部連通的液體連通內(nèi)管、液體連通軟管、 液壓連通外管、液體導(dǎo)流管，液體導(dǎo)流管的末端與帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通。具體實(shí)施時(shí)，圖1為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置實(shí)施方式之一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明用于測(cè)量煤礦采場(chǎng)后方采空塌落區(qū)底板下部第二層巖層擾動(dòng)情況時(shí)的工作示意圖。 裝有工作液體的測(cè)量容器是指帶有上蓋8的圓柱筒10和灌裝入其內(nèi)的工作液體2，圓柱筒 10安裝在帶有上蓋7的保護(hù)筒9內(nèi)。連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)是指安裝于保護(hù)筒9底部中間用來(lái)抬升圓柱筒10的平衡彈簧3及聯(lián)接圓柱筒10與被測(cè)物體的聯(lián)動(dòng)桿16。工作液體連通管路是指安裝于圓柱筒10底部的液體連通內(nèi)管11、安裝于保護(hù)筒9下部的液體連通外管15、連接液體連通內(nèi)管11和液體連通外管15的液體連通軟管12及延伸于外部一定距離的液體導(dǎo)流管14。液位觀測(cè)裝置13是指安裝于液體導(dǎo)流管14開(kāi)口端、帶有數(shù)字刻度的玻璃管。氣壓保持裝置中，氣壓口 1開(kāi)鑿在圓柱筒上蓋8上，氣壓連通管5安裝于保護(hù)筒9的筒身上，氣壓連通管5的外端口上安固有氣壓導(dǎo)流管4。保護(hù)固定裝置是指焊接于保護(hù)筒9底面外部的錐形底座6及聯(lián)動(dòng)桿16的保護(hù)套17。圓柱筒10、圓柱筒上蓋8及保護(hù)筒9、保護(hù)筒上蓋7可由鑄鐵、鋼材、鋁材等金屬材料制成，為了減輕重量，也可用高強(qiáng)度塑料、纖維合成材料、樹(shù)脂合成材料等非金屬材料制成。工作液體2可是液態(tài)水、不燃性機(jī)油或其它不可燃、不腐蝕管道及對(duì)環(huán)境不造成污染的液體合成。液位觀測(cè)裝置可用帶有刻度的玻璃管或液位指示儀表代替。液體導(dǎo)流管 14及氣壓導(dǎo)流管4可用金屬管、塑料管、橡膠管或其它合成材料管代替。圖2所示為本發(fā)明用來(lái)測(cè)量煤礦采場(chǎng)后方采空塌落區(qū)底板在承壓水作用下向上最大擾動(dòng)量時(shí)的工作示意圖。巖層一(圖2中標(biāo)注為I)為采煤工作面的直接底，該層通常由泥巖、沙質(zhì)泥巖等較軟巖石組成。巖層二(圖2中標(biāo)注為II)為采煤工作面的老底(通常所說(shuō)的關(guān)鍵層巖層)，該層通常由頁(yè)巖、沙質(zhì)頁(yè)巖及砂巖互層組成。巖層一的自身強(qiáng)度較弱， 在采空塌落區(qū)內(nèi)往往自身膨脹，也就是是通常所說(shuō)的直接底底鼓現(xiàn)象，對(duì)研究下部承壓水的作用意義不大。而巖層二的自身強(qiáng)度較大，是阻礙下部承壓水透水的關(guān)鍵層位，測(cè)得該層的擾動(dòng)情況，可直接判定底板的透水因素及阻水的安全程度。本發(fā)明在使用前，先在巖層一中挖一個(gè)大小適中的空間18，在該空間的底部向巖層二打一直徑、深度合適的鉆孔19，同時(shí)，在鉆孔19的底部放置強(qiáng)力粘結(jié)劑一環(huán)氧樹(shù)脂藥卷20。使用時(shí)，將本發(fā)明裝置放在空間18內(nèi)，聯(lián)動(dòng)桿16及保護(hù)套17也同時(shí)伸入鉆孔19 內(nèi)。由于聯(lián)動(dòng)桿16的下端扎破了環(huán)氧樹(shù)脂藥卷20，使其快速膨脹固化，結(jié)果將聯(lián)動(dòng)桿16的下端部與巖層二粘固在一起。測(cè)量時(shí)將氣壓導(dǎo)流管4和液體導(dǎo)流管14共同引置在一定距離外的觀測(cè)硐室21 內(nèi)，且其開(kāi)口端與工作液體2的液面保持在同一標(biāo)高上，同時(shí)在液體導(dǎo)流管14的開(kāi)口端安裝上液位觀測(cè)裝置13。工作面采煤過(guò)后，其后方采空塌落區(qū)內(nèi)的底板應(yīng)力得以釋放，巖層一將會(huì)自身膨脹一定位置，帶動(dòng)整個(gè)測(cè)量裝置的外殼向上移動(dòng)，但由于與圓柱筒10固定在一起的聯(lián)動(dòng)桿 16的下部嵌固在巖層二內(nèi)，且由于平衡彈簧3預(yù)先抬高了距離，此時(shí)圓柱筒10并未向上移動(dòng)，只是壓縮了平衡彈簧3，液位繼續(xù)保持原來(lái)的液面高度未動(dòng)。當(dāng)?shù)诙訋r層由于下部承壓水的作用向上或向下擾動(dòng)時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿16才會(huì)帶動(dòng)圓柱筒10及工作液體2 —起向上或向下移動(dòng)。由于液壓平衡的原理及氣壓補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果，安置在遠(yuǎn)處觀測(cè)硐室21內(nèi)與圓柱筒內(nèi)工作液體2處于同一標(biāo)高位置上的液位觀測(cè)裝置13上將顯示出工作液體2的升高或降低值，從而根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的計(jì)算方法，可得出層巖二向上或向下的擾動(dòng)距離。
權(quán)利要求
1.隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于包括裝有工作液體的測(cè)量容器、 連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)、工作液體連通管路、液位觀測(cè)裝置、氣壓保持裝置、保護(hù)固定裝置；保護(hù)固定裝置包括保護(hù)筒和底部設(shè)置的保護(hù)套；測(cè)量容器包括帶有上蓋的圓柱筒，圓柱筒內(nèi)灌注工作液體，測(cè)量容器設(shè)置在保護(hù)筒內(nèi)；連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)包括固定在測(cè)量容器底部的聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿插入保護(hù)套設(shè)置，在圓柱筒底部和保護(hù)筒底部之間的聯(lián)動(dòng)桿上穿設(shè)有平衡彈簧；圓柱筒、 保護(hù)套安裝于巖層一內(nèi)，其中巖層一為采煤工作面的直接底；聯(lián)動(dòng)桿的下端插入巖層二固定設(shè)置，其中巖層二為采煤工作面的老底，即關(guān)鍵層巖層；工作液體連通管路為安裝于圓柱筒底部的且與液位觀測(cè)裝置的帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通的管路系統(tǒng)；液位觀測(cè)裝置設(shè)置在與圓柱筒內(nèi)的工作液體處于同一標(biāo)高位置上；氣壓保持裝置包括圓柱筒的上蓋上設(shè)置的氣壓口，氣壓口與保護(hù)筒內(nèi)部連通，保護(hù)筒底部設(shè)有氣壓連通管，氣壓連通管通過(guò)氣壓導(dǎo)流管與液位觀測(cè)裝置處氣壓連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于所述的保護(hù)固定裝置還包括設(shè)置在保護(hù)筒底部的錐形底座，錐形底座的下端與保護(hù)套外壁固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于所述的工作液體連通管路依次包括與圓柱筒底部連通的液體連通內(nèi)管、液體連通軟管、液體連通外管、液體導(dǎo)流管，液體導(dǎo)流管的末端與帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于所述的液位觀測(cè)裝置設(shè)置在遠(yuǎn)處觀測(cè)硐室內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于所述的工作液體為液態(tài)水或不燃性機(jī)油。
全文摘要
隱蔽工程中點(diǎn)位高程動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其中保護(hù)固定裝置包括保護(hù)筒和底部設(shè)置的保護(hù)套；測(cè)量容器包括帶有上蓋的圓柱筒，圓柱筒內(nèi)灌注工作液體，測(cè)量容器設(shè)置在保護(hù)筒內(nèi)；連動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)包括固定在測(cè)量容器底部的聯(lián)動(dòng)桿，在圓柱筒底部和保護(hù)筒底部之間的聯(lián)動(dòng)桿上穿設(shè)有平衡彈簧；工作液體連通管路為安裝于圓柱筒底部的且與液位觀測(cè)裝置的帶有數(shù)字刻度的玻璃管連通的管路系統(tǒng)；液位觀測(cè)裝置設(shè)置在與圓柱筒內(nèi)的工作液體處于同一標(biāo)高位置上；氣壓保持裝置包括圓柱筒的上蓋上設(shè)置的氣壓口，氣壓口與保護(hù)筒內(nèi)部連通，保護(hù)筒底部設(shè)有氣壓連通管，氣壓連通管通過(guò)氣壓導(dǎo)流管與液位觀測(cè)裝置處氣壓連通。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)參照標(biāo)高點(diǎn)動(dòng)態(tài)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F23/02GK102252654SQ20111010481
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者張學(xué)博, 李振峰, 楊明, 高建良 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)