頂板離層監測裝置制造方法
【專利摘要】一種頂板離層監測裝置，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)包括內環(11)，外環(12)，遇水膨脹材料(13)，連接桿(14)，頂蓋(15)和底蓋(16)。本實用新型適用于地面打孔對頂板離層進行監測，因此，操作更加方便安全，且監測范圍更廣。
【專利說明】頂板離層監測裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種頂板離層監測裝置。
【背景技術】
[0002]在煤礦生產中，頂板運動變化直接影響到煤礦生產安全，因此，對頂板運動情況進行監測是保證煤礦安全生產的必要手段。其中，對頂板離層狀況進行監測是最重要的手段之一。目前，應用較廣的頂板離層監測設備主要有兩種:(I)數顯式頂板離層儀；(2)在線監測試頂板離層儀。
[0003]這兩種頂板離層監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影響現場的生產，且只能監測工作面前方的頂板離層情況，對工作面后方采空區的頂板垮落及離層情況無法掌握。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供了一種頂板離層監測裝置。
[0005]本實用新型采用的技術方案如下:
[0006]一種頂板離層監測裝置，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環，外環，遇水膨脹材料，連接桿，頂蓋和底蓋；所述內環成型有四個呈十字分布的內環連接孔，可使所述連接桿穿過；所述外環包括兩個外殼，所述兩個外殼合攏后形成完整一個圓環，與所述內環相對應，所述外環成型有四個呈十字分布的外環連接孔，兩根所述連接桿穿過所述內環后可插入相應的所述外環連接孔內，并彼此垂直；所述內環和所述外環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環固定連接，將所述遇水膨脹材料封存在所述內環和所述外環之間，所述頂蓋成型有若干個通水孔，可使水經所述頂蓋與所述遇水膨脹材料混合。
[0007]在上述頂板離層監測裝置中，所述外環的所述兩個外殼，外形呈象牙狀，彼此完全相同。
[0008]在上述頂板離層監測裝置中，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。
[0009]在上述頂板離層監測裝置中，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。
[0010]在上述頂板離層監測裝置中，所述鋼絲線密封裝置包括出口端，鋼絲線輪盤和發條，所述鋼絲線一端與所述鋼絲線轉盤固定連接，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條一端固定連接，在所述鋼絲線輪盤受所述鋼絲線拉動發生旋轉情況下，壓縮所述發條。
[0011]在上述頂板離層監測裝置中，所述記錄裝置包括角度記錄輪，圈數記錄輪，記錄輪密封裝置，角度記錄輪支承軸和圈數記錄輪支承軸，所述角度記錄輪支承軸和所述圈數記錄輪支承軸分別將所述角度記錄輪和所述圈數記錄輪固定在所述記錄輪密封裝置內，并能繞軸轉動；所述記錄輪密封裝置包括角度讀數口，圈數讀數口，鋼絲線進口和鋼絲線出口，所述角度讀數口和所述圈數讀數口分別用于讀取所述角度記錄輪和所述圈數記錄輪上的讀數，鋼絲線從所述鋼絲線進口引入，從所述鋼絲線出口引出。
[0012]在上述頂板離層監測裝置中，所述角度記錄輪包括角度刻度輪，轉動傳遞輪和角度記錄輪支承軸孔；所述角度刻度輪和所述轉動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，在所述鋼絲線移動情況下，發生轉動，接觸點不發生相對滑動，所述轉動傳遞輪上成型有一個轉動傳遞齒，所述支承軸孔穿過所述角度刻度輪和所述轉動傳遞輪共同圓心；所述圈數記錄輪包括轉動接受輪，圈數刻度輪和圈數記錄輪支承軸孔，所述圈數刻度輪和所述轉動接受輪同心固定連接，所述轉動接受輪上成型有若干個對稱均勻分布的轉動接受齒，所述轉動接受齒與所述轉動傳遞齒彼此咬合，在所述角度記錄輪轉動一圈時，所述圈數記錄輪轉動某一固定角度，所述圈數記錄輪支承軸孔穿過所述圈數刻度輪和所述轉動接受輪共同圓心；所述角度記錄輪支承軸和圈數記錄輪支承軸分別穿過所述角度記錄輪支承軸孔和圈數記錄輪支承軸孔。
[0013]本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0014]①本實用新型提供的頂板離層監測裝置，由于錨固裝置采用內環和可膨脹外環結構，在內環和外環之間充填遇水膨脹材料，因此，本實用新型非常適用通過已有的地質鉆孔對頂板離層進行監測，能夠牢固的固定監測層位，準確的監測離層狀態。
[0015]②本實用新型提供的頂板離層監測裝置，由于鋼絲線收放裝置采用轉盤和發條結構，監測層位垮落后鋼絲線將會回彈，進而可以判斷采空區的垮落高度。
[0016]③本實用新型提供的頂板離層監測裝置，由于記錄裝置同時安裝有角度記錄輪和圈數記錄輪，因此，本實用新型可以更準確的監測頂板離層情況，精度更高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0018]圖1是本實用新型頂板離層監測裝置布置示意圖；
[0019]圖2是本實用新型頂板離層監測裝置錨固裝置俯視圖；
[0020]圖3是本實用新型頂板離層監測裝置錨固裝置主視圖；
[0021]圖4是本實用新型頂板離層監測裝置鋼絲線收放裝置主視圖；
[0022]圖5是本實用新型頂板離層監測裝置鋼絲線收放裝置俯視圖；
[0023]圖6是本實用新型頂板離層監測裝置鋼絲線收放裝置A-A向剖視圖；
[0024]圖7是本實用新型頂板離層監測裝置記錄裝置主視圖；
[0025]圖8是本實用新型頂板離層監測裝置角度記錄輪主視圖；
[0026]圖9是本實用新型頂板離層監測裝置角度記錄輪右視圖；
[0027]圖10是本實用新型頂板離層監測裝置圈數記錄輪主視圖；
[0028]圖11是本實用新型頂板離層監測裝置圈數記錄輪右視圖。
[0029]圖中標記為: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，Il-內環，12_外環，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-圈數記錄輪，33-記錄輪密封裝置，34-角度記錄輪支承軸，35-圈數記錄輪支承軸，151-通水孔，211-出口端，212-鋼絲線轉盤，213-發條，311-角度刻度輪，312-轉動傳遞輪，313-支承軸孔，331-角度讀數口，332-圈數讀數口，333-鋼絲線進口，334-鋼絲線出口，3111-鋼絲線凹槽，3121-轉動傳遞齒，3211-轉動接受齒。
【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0031]圖1-圖11所示是本實用新型頂板離層監測裝置和方法的優選實施例。
[0032]所述頂板離層監測裝置，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包括內環11，外環12，遇水膨脹材料13，連接桿14，頂蓋15和底蓋16 ;所述內環11成型有四個呈十字分布的內環連接孔，可使所述連接桿14穿過；所述外環12包括兩個外殼，所述兩個外殼合攏后形成完整一個圓環，與所述內環11相對應，所述外環12成型有四個呈十字分布的外環連接孔，兩根所述連接桿14穿過所述內環11后可插入相應的所述外環連接孔內，并彼此垂直；所述內環11和所述外環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與所述內環11固定連接，將所述遇水膨脹材料13封存在所述內環11和所述外環12之間，所述頂蓋15成型有若干個通水孔151，可使水經所述頂蓋15與所述遇水膨脹材料13混合。
[0033]在本實施例中，所述外環12的所述兩個外殼，外形呈象牙狀，彼此完全相同。
[0034]在本實施例中，所述外環12的所述兩個外殼由鐵制成。
[0035]在本實施例中，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。
[0036]在本實施例中，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。
[0037]在本實施例中，所述鋼絲線密封裝置21包括出口端211，鋼絲線輪盤212和發條213，所述鋼絲線4 一端與所述鋼絲線轉盤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拉動發生旋轉情況下，壓縮所述發條213。
[0038]在本實施例中，所述記錄裝置3包括角度記錄輪31，圈數記錄輪32，記錄輪密封裝置33，角度記錄輪支承軸34和圈數記錄輪支承軸35，所述角度記錄輪支承軸34和所述圈數記錄輪支承軸35分別將所述角度記錄輪31和所述圈數記錄輪32固定在所述記錄輪密封裝置33內，并能繞軸轉動；所述記錄輪密封裝置33包括角度讀數口 331，圈數讀數口332，鋼絲線進口 333和鋼絲線出口 334，所述角度讀數口 331和所述圈數讀數口 332分別用于讀取所述角度記錄輪31和所述圈數記錄輪32上的讀數，鋼絲線從所述鋼絲線進口 333引入，從所述鋼絲線出口 334引出。
[0039]在本實施例中，角度記錄輪31包括角度刻度輪311，轉動傳遞輪312和角度記錄輪支承軸孔313 ;所述角度刻度輪311和所述轉動傳遞輪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，在所述鋼絲線移動情況下，發生轉動，接觸點不發生相對滑動，所述轉動傳遞輪312上成型有一個轉動傳遞齒3121,所述支承軸孔313穿過所述角度刻度輪311和所述轉動傳遞輪312共同圓心；所述圈數記錄輪32包括轉動接受輪321，圈數刻度輪322和圈數記錄輪支承軸孔323，所述圈數刻度輪322和所述轉動接受輪311同心固定連接，所述轉動接受輪321上成型有若干個對稱均勻分布的轉動接受齒3211，所述轉動接受齒3211與所述轉動傳遞齒3121彼此咬合，在所述角度記錄輪轉動一圈時，所述圈數記錄輪32轉動某一固定角度，所述圈數記錄輪支承軸孔323穿過所述圈數刻度輪322和所述轉動接受輪321共同圓心；所述角度記錄輪支承軸34和圈數記錄輪支承軸35分別穿過所述角度記錄輪支承軸孔313和圈數記錄輪支承軸孔323。
[0040]使用本實施例所述的頂板離層監測裝置進行監測的步驟如下:
[0041](a)在需要監測頂板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深度延伸至監測位置以下；
[0042](b)根據所述鉆孔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；
[0043](c)將兩根所述連接桿14分別穿過所述內環11的內環連接孔，并穿入所述外環12的外環連接孔內，使所述兩個獨立的外殼形成一個完整的圓環，在所述內環11與外環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環11進行固定連接；
[0044](d)固定連接所述角度刻度輪311和所述轉動傳遞輪312,形成所述角度記錄輪31，固定連接所述轉動接受輪321和圈數刻度輪322，形成所述圈數記錄輪32，然后分別通過所述角度記錄輪支承軸34和圈數記錄輪支承軸35，將所述角度記錄輪31和所述圈數記錄輪32組裝到所述記錄輪密封裝置33上，形成所述記錄裝置3 ；
[0045](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中的所述鋼絲線進口 333進入所述記錄裝置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；
[0046](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的放出長度計算所述錨固裝置I的下放深度，當下放到所述監測位置后，從孔口往孔內注水，使得所述錨固裝置I中的所述遇水膨脹材料13遇水膨脹，帶動所述外環12向外延伸，與所述鉆孔6的孔壁充分接觸，實現所述錨固裝置I的孔內固定；
[0047](g)根據所述記錄裝置3的所述角度記錄輪31和所述圈數記錄輪32，分別記錄所述鋼絲線4被拉動過程中帶動所述角度記錄輪31和所述圈數記錄輪32轉動的角度α和圈數η，根據不同時間內記錄得到的轉動角度和圈數:(a l，nl)和(α 2，η2)，通過下式得到所述監測位置頂板離層的相對位移量L:
[0048]L = 2 R (n2-nl) + Ji R ( α 2_ a I) /180
[0049]其中，R為所述角度記錄輪31的半徑。
[0050]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種頂板離層監測裝置，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包括內環(11)，外環(12)，遇水膨脹材料(13)，連接桿(14)，頂蓋(15)和底蓋(16)； 所述內環(11)成型有四個呈十字分布的內環連接孔，可使所述連接桿(14)穿過； 所述外環(12)包括兩個外殼，所述兩個外殼合攏后形成完整一個圓環，與所述內環(11)相對應，所述外環(12)成型有四個呈十字分布的外環連接孔，兩根所述連接桿(14)穿過所述內環(11)后可插入相應的所述外環連接孔內，并彼此垂直； 所述內環(11)和所述外環(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)與所述內環(11)固定連接，將所述遇水膨脹材料(13)封存在所述內環(11)和所述外環(12)之間，所述頂蓋(15)成型有若干個通水孔(151)，可使水經所述頂蓋(15)與所述遇水膨脹材料(13)混合。
2.根據權利要求1所述的頂板離層監測裝置，其特征在于:所述外環(12)的所述兩個外殼，外形呈象牙狀，彼此完全相同。
3.根據權利要求2所述的頂板離層監測裝置，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。
4.根據權利要求1-3任一所述的頂板離層監測裝置，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。
5.根據權利要求4所述的頂板離層監測裝置，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)和發條(213)，所述鋼絲線(4) 一端與所述鋼絲線轉盤(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)拉動發生旋轉情況下，壓縮所述發條(213)。
6.根據權利要求5所述的頂板離層監測裝置，其特征在于:所述記錄裝置(3)包括角度記錄輪(31)，圈數記錄輪(32)，記錄輪密封裝置(33)，角度記錄輪支承軸(34)和圈數記錄輪支承軸(35)，所述角度記錄輪支承軸(34)和所述圈數記錄輪支承軸(35)分別將所述角度記錄輪(31)和所述圈數記錄輪(32)固定在所述記錄輪密封裝置(33)內，并能繞軸轉動； 所述記錄輪密封裝置(33)包括角度讀數口(331)，圈數讀數口(332)，鋼絲線進口(333)和鋼絲線出口(334)，所述角度讀數口(331)和所述圈數讀數口(332)分別用于讀取所述角度記錄輪(31)和所述圈數記錄輪(32)上的讀數，鋼絲線從所述鋼絲線進口(333)引入，從所述鋼絲線出口 (334)引出。
7.根據權利要求6所述的頂板離層監測裝置，其特征在于:角度記錄輪(31)包括角度亥IJ度輪(311)，轉動傳遞輪(312)和角度記錄輪支承軸孔(313);所述角度刻度輪(311)和所述轉動傳遞輪(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，在所述鋼絲線移動情況下，發生轉動，接觸點不發生相對滑動，所述轉動傳遞輪(312)上成型有一個轉動傳遞齒(3121)，所述支承軸孔(313)穿過所述角度刻度輪(311)和所述轉動傳遞輪(312)共同圓心； 所述圈數記錄輪(32)包括轉動接受輪(321)，圈數刻度輪(322)和圈數記錄輪支承軸孔(323)，所述圈數刻度輪(322)和所述轉動接受輪(311)同心固定連接，所述轉動接受輪(321)上成型有若干個對稱均勻分布的轉動接受齒(3211)，所述轉動接受齒(3211)與所述轉動傳遞齒(3121)彼此咬合，在所述角度記錄輪轉動一圈時，所述圈數記錄輪(32)轉動某一固定角度，所述圈數記錄輪支承軸孔(323)穿過所述圈數刻度輪(322)和所述轉動接受輪(321)共同圓心； 所述角度記錄輪支承軸(34)和圈數記錄輪支承軸(35)分別穿過所述角度記錄輪支承軸孔(313)和圈數記錄輪支承軸孔(323)。
【文檔編號】G01B7/02GK204100987SQ201420565412
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】歐陽振華, 吳寶楊, 趙善坤, 李曉璐 申請人:煤炭科學技術研究院有限公司