圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，屬于礦井安全領(lǐng)域，以克服現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備不能實時監(jiān)測圍巖不同區(qū)域的連續(xù)性變形的缺點。包括依次推進或依次收回的階梯形中空推桿，其中設(shè)置有容置導(dǎo)向管及監(jiān)測基點的容置腔，監(jiān)測基點附著在導(dǎo)向管外部，探頭包括相互連接的信號發(fā)射接收裝置及監(jiān)視單元，監(jiān)視單元用于監(jiān)測鉆孔內(nèi)監(jiān)測基點處的連續(xù)性變形情況，信號發(fā)射接收裝置用于接收監(jiān)視單元發(fā)送的監(jiān)視信號并將信號發(fā)送給圍巖變形監(jiān)測器，所述信號發(fā)射接收裝置設(shè)置在導(dǎo)向管外并與導(dǎo)向管前端連接；所述圍巖變形監(jiān)測器包括實時變形監(jiān)測模塊，數(shù)據(jù)采集器分別與圍巖變形監(jiān)測器及計算機相連。本實用新型適用于礦山開采、土木、隧道施工過程中。
【專利說明】
圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于礦井安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤礦監(jiān)測裝置，具體是一種實時監(jiān)測不同圍巖層中的不同區(qū)域連續(xù)性變形的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國的主體能源，而煤礦產(chǎn)業(yè)也是我國經(jīng)濟發(fā)展中其他相關(guān)企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在我國一直都有著重要的地位。煤礦產(chǎn)業(yè)在為我國經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻的同時，其也是我國生產(chǎn)事故多發(fā)產(chǎn)業(yè)，因此煤礦安全問題倍受關(guān)注。礦井中通常使用錨桿支護的方式支護煤巷頂板，具體是用金屬件、木件、聚合物件或其他材料制成桿柱，打入地表巖體或硐室周圍巖體預(yù)先鉆好的孔中，利用其頭部、桿體的特殊構(gòu)造和尾部托板(亦可不用)，或依賴于黏結(jié)作用將圍巖與穩(wěn)定巖體結(jié)合在一起而產(chǎn)生懸吊效果、組合梁效果、補強效果，以達到支護的目的。該方式具有成本低、支護效果好、操作簡便、使用靈活、占用施工凈空少等優(yōu)點。然而，錨桿支護的煤巷頂板在破壞之前一般沒有明顯的預(yù)兆，一旦發(fā)生冒頂，往往具有突發(fā)性，且多數(shù)情況下垮塌規(guī)模較大，危害性強。已有研究成果和工程經(jīng)驗表明，離層是煤巷頂板破壞失穩(wěn)的基本特征或直接原因。離層是指圍巖內(nèi)不同巖層之間的變形位移，而圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形囊括了圍巖內(nèi)不同巖層之間的變形位移。因此，如果能及時準確地掌握煤巷錨桿支護的頂板離層情況，就可以在冒頂發(fā)生之前及早做出預(yù)警，避免頂板事故發(fā)生。
[0003]目前，運用在隧道、井巷等巖土工程中的離層位移監(jiān)測裝置，包括感應(yīng)錨固頭、探頭及離層位移監(jiān)測主機。進行離層位移監(jiān)測的過程如下:首先在巷道中鉆取合適的上行、下行的鉆孔，待鉆孔施工完成后，用硬性塑料管伸入孔內(nèi)，然后將所有監(jiān)測基點安裝到設(shè)計的位置，待監(jiān)測基點安裝完成后，用石膏封孔，等石膏凝固后，將探頭沿著硬性塑料管伸至管底，進行離層位移監(jiān)測。該方法存在以下缺點:
[0004]1.每次監(jiān)測都需要將探頭放入鉆孔中進行單獨測量，不能實時監(jiān)測圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形。
[0005]2.考慮儀器的安全情況，每次監(jiān)測完畢都需要將探頭、離層位移監(jiān)測主機一并帶回地面，嚴重影響了工作的效率。
[0006]3.每次監(jiān)測都是人工將探頭放入鉆孔內(nèi)，不僅花費人力，而且還容易人為擾動監(jiān)測基點，增大監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差。
[0007]4.由于探頭體積大、易折，因此在攜帶和實驗過程中容易損壞，增大了實驗成本，影響監(jiān)測進程，延誤整個實驗的時間。
[0008]5.探頭防水性能差，探頭進水后不能正常使用。
[0009]因此，現(xiàn)在亟需一種能夠?qū)崟r監(jiān)測圍巖不同區(qū)域的巖層連續(xù)性變形、提高實驗效率的裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)測設(shè)備不能實時監(jiān)測圍巖不同區(qū)域的連續(xù)性變形情況，且無法將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)及時反饋給操作人員的缺點，提供一種圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置。
[0011]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，包括階梯形中空推桿、導(dǎo)向管、數(shù)據(jù)采集器、圍巖變形監(jiān)測器、探頭、計算機及若干個監(jiān)測基點，探頭分別與圍巖變形監(jiān)測器及監(jiān)測基點相連，數(shù)據(jù)采集器分別與圍巖變形監(jiān)測器及計算機相連，監(jiān)測基點包括內(nèi)含信號感應(yīng)芯片的倒棘爪錨頭，倒棘爪錨頭附著在導(dǎo)向管外部，階梯形中空推桿能夠依次推進延長或依次收回縮短，階梯形中空推桿中設(shè)置有容置導(dǎo)向管及監(jiān)測基點的容置腔，階梯形中空推桿用于將監(jiān)測基點及探頭推放待監(jiān)測圍巖的待監(jiān)測處，導(dǎo)向管用于導(dǎo)向安裝監(jiān)測基點及探頭;所述探頭包括相互連接的信號發(fā)射接收裝置及監(jiān)視單元，所述監(jiān)視單元用于監(jiān)測鉆孔內(nèi)監(jiān)測基點處的連續(xù)性變形情況，信號發(fā)射接收裝置用于接收監(jiān)視單元發(fā)送的監(jiān)視信號，并將該信號發(fā)送給圍巖變形監(jiān)測器，所述信號發(fā)射接收裝置設(shè)置在導(dǎo)向管外并與導(dǎo)向管前端連接;所述圍巖變形監(jiān)測器包括實時變形監(jiān)測模塊，所述實時變形監(jiān)測模塊包括依次相連的變形監(jiān)測子模塊、處理子模塊、存儲子模塊、數(shù)據(jù)傳輸子模塊，所述存儲子模塊為容量大于等于ITB的大容量存儲單元。
[0012]進一步的，還包括設(shè)置于導(dǎo)向管末端的密封部件。
[0013]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集器包括無線數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊及存儲模塊，圍巖變形監(jiān)測器的數(shù)據(jù)傳輸子模塊為無線數(shù)據(jù)傳輸子模塊，數(shù)據(jù)采集器與圍巖變形監(jiān)測器以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器與計算機通過數(shù)據(jù)線相連。
[0014]優(yōu)選的，所述信號發(fā)射接收裝置為圓柱形信號發(fā)射接收裝置，圍繞信號發(fā)射接收裝置外側(cè)設(shè)置有殼體。
[0015]進一步的，所述導(dǎo)向管前端的外徑設(shè)置有螺紋，所述固定螺母包括相連接的圓錐形前部及圓柱體后部，所述圓錐形前部中設(shè)置有小螺紋孔，圓柱體后部設(shè)有大螺紋孔，大螺紋孔與導(dǎo)向管前端外徑上的螺紋相匹配，殼體上連接有固定螺桿，固定螺桿與小螺紋孔相匹配，通過固定螺母將信號發(fā)射接收裝置固定在導(dǎo)向管前端。
[0016]具體的，所述實時變形監(jiān)測模塊還包括預(yù)警子模塊，所述預(yù)警子模塊與處理子模塊相連，所述預(yù)警子模塊為報警燈和/或聲音報警裝置。
[0017]優(yōu)選的，所述處理子模塊中設(shè)定有一個閾值，當監(jiān)測到各監(jiān)測基點處連續(xù)性變形大于閾值時，處理子模塊發(fā)出預(yù)警信息，觸發(fā)預(yù)警子模塊報警。
[0018]優(yōu)選的，所述監(jiān)測基點包括分別設(shè)置于圍巖不同區(qū)域中的至少三個監(jiān)測基點。
[0019]優(yōu)選的，所述監(jiān)視單元由線狀的探頭材料組成，依靠探頭材料的特性，探頭中的脈沖電流將影響鉆孔中監(jiān)測基點倒棘爪錨頭的場強，同時，場強的變化將在探頭材料中產(chǎn)生壓力脈沖并沿探頭材料以聲速傳遞，通過測量壓力脈沖達到探頭信號發(fā)射接收裝置的時間得到圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點到孔口的距離。
[0020]本實用新型的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，測量精度高，深度大，監(jiān)測點數(shù)目多，末端密封的導(dǎo)向管可以防止探頭進水損壞，延長探頭使用壽命，大容量存儲單元能夠存儲大量的數(shù)據(jù)，減少工作量，提高工作效率;通過使用該裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形并及時反饋測量數(shù)據(jù)，以便操作人員能夠及時采取相應(yīng)的支護措施，防止因開采和爆破導(dǎo)致巷道失穩(wěn)而片幫或冒頂，有效提高煤礦開采的安全性。本實用新型適用于礦山開采、土木、隧道施工過程中。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型安裝監(jiān)測基點時的階梯形中空推桿處的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型中階梯形中空推桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實用新型安裝好的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本實用新型中探頭與導(dǎo)向管固定的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是本實用新型中監(jiān)測基點的監(jiān)測原理圖；
[0026]圖6是本實用新型的使用時的現(xiàn)場布置圖；
[0027]其中，I為鉆孔，2為監(jiān)測基點，3為階梯形中空推桿，4為導(dǎo)向管，5為探頭，6為固定螺母，7為封孔材料，8為圍巖變形監(jiān)測器，9為數(shù)據(jù)采集器，10為數(shù)據(jù)線，11為計算機，12為報警燈。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，詳細描述本實用新型的技術(shù)方案。
[0029]如圖1-3所示，本實用新型的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，包括階梯形中空推桿3、導(dǎo)向管4、數(shù)據(jù)采集器9、圍巖變形監(jiān)測器8、探頭5、計算機11及若干個監(jiān)測基點2，探頭5分別與圍巖變形監(jiān)測器8及監(jiān)測基點2相連，此處探頭5與監(jiān)測基點2的相連即探頭5能感知監(jiān)測監(jiān)測基點2的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器9分別與圍巖變形監(jiān)測器8及計算機11相連，監(jiān)測基點2包括內(nèi)含信號感應(yīng)芯片的倒棘爪錨頭，倒棘爪錨頭附著在導(dǎo)向管4外部，倒棘爪錨頭為現(xiàn)有部件，其中的信號感應(yīng)芯片是指倒棘爪錨頭內(nèi)部的磁性環(huán)，并不是傳統(tǒng)意義上的芯片，廣義描述為信號感應(yīng)芯片，其與監(jiān)視單元相感應(yīng)，進行變形監(jiān)測。
[0030]如圖2所示，階梯形中空推桿3如釣魚竿那樣，能夠依次推進延長或依次收回縮短，階梯形中空推桿3中設(shè)置有容置導(dǎo)向管4及監(jiān)測基點2的容置腔，使用該推桿的時候，導(dǎo)向管4位于階梯形中空推桿3的內(nèi)部，階梯形中空推桿3用于將監(jiān)測基點2及探頭5推放到待監(jiān)測圍巖的待監(jiān)測處，導(dǎo)向管4用于導(dǎo)向安裝監(jiān)測基點2及探頭5。如圖1所示，在鉆孔I內(nèi)利用階梯形中空推桿3將一個監(jiān)測基點2套在導(dǎo)向管4外部所對應(yīng)的圍巖層的特定位置。
[0031]所述探頭5包括相互連接的信號發(fā)射接收裝置及監(jiān)視單元，所述監(jiān)視單元用于監(jiān)測鉆孔內(nèi)監(jiān)測基點2所在的區(qū)域內(nèi)連續(xù)性變形情況。信號發(fā)射接收裝置用于接收監(jiān)視單元發(fā)送的監(jiān)視信號，并將該信號發(fā)送給圍巖變形監(jiān)測器8，所述信號發(fā)射接收裝置設(shè)置在導(dǎo)向管外并與導(dǎo)向管前端連接，通過探頭采集所有監(jiān)測基點的數(shù)據(jù)。為了增強減小信號衰減，提高數(shù)據(jù)傳遞效率，所述信號發(fā)射接收裝置為圓柱形信號發(fā)射接收裝置。信號發(fā)射接收裝置和監(jiān)視單元可以以無線方式傳遞信號，此外，也可以選擇有線方式傳遞信號。在本領(lǐng)域中使用的探頭的監(jiān)視單元通常由線狀的探頭材料組成，依靠探頭材料的特性，探頭中的脈沖電流將影響測孔中監(jiān)測基點倒棘爪錨頭的場強，同時，這個場強的變化將在探頭材料中產(chǎn)生壓力脈沖并沿探頭材料以聲速傳遞，壓力脈沖達到探頭末端即信號發(fā)射接收裝置的時間可以測量，通過測量壓力脈沖達到探頭信號發(fā)射接收裝置的時間得到圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點到孔口的距離，測量監(jiān)測基點位置的精度高達0.028mm。使用該探頭精度高且反應(yīng)靈敏。變形監(jiān)測模塊自動計算每個監(jiān)測基點與孔口或孔頂(底)之間的位移和相鄰監(jiān)測基點之間的變形。在使用的時候，監(jiān)視單元位于導(dǎo)向管內(nèi)部，在安裝過程中，沿著導(dǎo)向管伸入，才不會對已經(jīng)安裝好的倒棘爪錨頭造成擾動，提高檢測精度。為了增強對探頭5的保護力，探頭5包括殼體，優(yōu)選的，所述殼體采用硬質(zhì)塑料，成本低廉，且不會對數(shù)據(jù)傳輸造成信號能量衰減。通過一個探頭可以采集所有基點數(shù)據(jù)，監(jiān)視單元與所有監(jiān)測基點2通過磁感應(yīng)實時監(jiān)測基點的變形。
[0032]所述圍巖變形監(jiān)測器8包括實時變形監(jiān)測模塊。實時變形監(jiān)測模塊可以用現(xiàn)有的變形監(jiān)測模塊實現(xiàn)，也可以用本技術(shù)方案中設(shè)計的模塊實現(xiàn)，具體如下:所述實時變形監(jiān)測模塊包括依次相連的可控持續(xù)性變形監(jiān)測子模塊、處理子模塊、存儲子模塊、數(shù)據(jù)傳輸子模塊，變形監(jiān)測子模塊為可控持續(xù)性變形監(jiān)測子模塊，可實現(xiàn)實時持續(xù)性變形監(jiān)測與自定義持續(xù)性變形監(jiān)測，其可控性能由軟件實現(xiàn)，利用可以設(shè)定每隔一定單位時間進行一次監(jiān)測，也可以設(shè)定監(jiān)測的開始時間、持續(xù)時間和間隔時間等參數(shù)。如此設(shè)計，則整個裝置的智能化高，能夠減少測量誤差，提高測量的精度，更全面地體現(xiàn)圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形。所述存儲子模塊為容量大于等于ITB的大容量存儲單元，存儲子模塊可以存儲大量的數(shù)據(jù)，減少工作量。具體的是圍巖變形監(jiān)測器8中的可控持續(xù)性變形監(jiān)測子模塊與探頭5相連。為了增強本裝置的智能性，所述實時變形監(jiān)測模塊還包括預(yù)警子模塊，所述預(yù)警子模塊與處理子模塊相連，所述預(yù)警子模塊為報警燈12和/或聲音報警裝置，所述處理子模塊中設(shè)定有一個閾值，當監(jiān)測到各監(jiān)測基點處連續(xù)性變形大于閾值時，處理子模塊發(fā)出預(yù)警信息，觸發(fā)預(yù)警子模塊報警。
[0033]為了延長探頭的使用壽命，防止進水損壞探頭，本裝置還包括設(shè)置于導(dǎo)向管4末端的密封部件，如采用密封塞，將導(dǎo)向管截取到合適的長度，末端用密封塞密封，防止進水。將導(dǎo)向管安裝到孔底位置。末端密封的導(dǎo)向管可以防止探頭進水損壞，進而提高工作效率。此外還可以直接采用密封材料進行密封。從上述內(nèi)容可知，末端密封的導(dǎo)向管不僅能夠?qū)虬惭b監(jiān)測基點、探頭，還能夠保護探頭。
[0034]為了增強使用便利性，所述數(shù)據(jù)采集器9包括無線數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊及存儲模塊，圍巖變形監(jiān)測器8的數(shù)據(jù)傳輸子模塊為無線數(shù)據(jù)傳輸子模塊，如此設(shè)計，數(shù)據(jù)采集器9與圍巖變形監(jiān)測器8以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器9與計算機11通過數(shù)據(jù)線10相連。
[0035]如圖4所示，所述導(dǎo)向管4前端的外徑設(shè)置有螺紋，所述固定螺母6包括相連接的圓錐形前部及圓柱體后部，所述圓錐形前部中設(shè)置有小螺紋孔，圓柱體后部設(shè)有大螺紋孔，大螺紋孔與導(dǎo)向管4前端外徑上的螺紋相匹配，所述信號發(fā)射接收裝置外側(cè)的殼體上連接有固定螺桿，固定螺桿與小螺紋孔相匹配，通過固定螺母6將探頭的信號發(fā)射接收裝置固定在導(dǎo)向管前端，如此設(shè)計能夠提高連接的緊固力，增強固定效果。在將探頭安裝到指定位置后，利用固定螺母6將其前端與探頭的信號發(fā)射接收裝置連接，其后端與導(dǎo)向管4連接，從而實現(xiàn)將探頭5和導(dǎo)向管4固定在一起的操作。
[0036]監(jiān)測原理如圖5所示:底部直線表示孔口，從下到上依次是圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點1、2、3-1-11(1<1<11，11<60)，第一次測量圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點到孔口距離分別為:11、
12、13...?Γ..1η，第二次測量圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點到孔口距離分別為
，監(jiān)測基點I到孔口變形量A I1 = I1-1/，監(jiān)測基點2到孔口變形量Δ l2 = l2-lY，監(jiān)測基點3到孔口變形量Δ I3 = I3-1/，監(jiān)測基點i到孔口變形量Δ Ii=I1-1i7，監(jiān)測基點η到孔口變形量A In=In-1n7。監(jiān)測基點I到監(jiān)測基點2的變形量Δ Si= Δ I2-A Ii，監(jiān)測基點2到監(jiān)測基點3的變形量Δ S2= A I3-Δ 12，監(jiān)測基點i到監(jiān)測基點η的變形量Δ Si= Δ In-Δ h。
[0037]如圖6所示，使用時階梯形中空推桿3、導(dǎo)向管4及監(jiān)測基點2放置于鉆孔I內(nèi)部。無需在對每個監(jiān)測基點進行測量后將探頭、導(dǎo)向管及階梯型中空推桿從鉆孔中拿出來而后觀測完數(shù)據(jù)再將其放入，因此，能夠避免探頭等設(shè)備的損壞。圖中巷道上方依次為巖層1、煤層、巖層2，因此在鉆孔內(nèi)的監(jiān)測基點包括分別設(shè)置于圍巖不同區(qū)域中的至少三個監(jiān)測基點，即分別位于巖層1、煤層、巖層2。本實用新型的使用方法及原理如下:
[0038]1.根據(jù)實驗要求，在待測量巷道內(nèi)合適位置鉆取上行鉆孔。
[0039]2.待成孔后，將導(dǎo)向管截取到合適的長度，末端用密封塞密封，防止進水。將導(dǎo)向管安裝到孔底位置。
[0040]3.對監(jiān)測基點編號，實驗選用若干個倒棘爪錨頭。將倒棘爪錨頭放置在階梯形中空推桿的末端，將階梯形中空推桿沿著導(dǎo)向管向孔內(nèi)推進，將倒棘爪錨頭安裝在預(yù)設(shè)位置。
[0041]4.重復(fù)3步驟，直至將所有測量用的倒棘爪錨頭安裝好，形成監(jiān)測基點1、2、3。
[0042]5.用如石膏等的封孔材料7對鉆孔進行封孔，此外也可以采用特定的封孔部件封孔，同時將導(dǎo)向管居中固定。
[0043]6.將探頭沿著導(dǎo)向管安裝到鉆孔底部，用孔口的固定螺母將探頭與導(dǎo)向管固定一起，具體而言，是將探頭的信號發(fā)射接收裝置與導(dǎo)向管端部固定在一起，而將探頭的監(jiān)視單元放置在導(dǎo)向管內(nèi)部，對監(jiān)測基點進行監(jiān)測。
[0044]7.將圍巖變形監(jiān)測器與安裝好的探頭相連，開啟圍巖變形監(jiān)測器，通過探頭與監(jiān)測基點倒棘爪錨頭感應(yīng)監(jiān)測基點的位置，檢驗監(jiān)測基點個數(shù);實時監(jiān)測圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形;孔內(nèi)安裝的圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點1、2、3，第一次測量圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點孔口距離分別為山、12、13，第二次測量圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點孔口距離分別為:1/、1/、1/，監(jiān)測基點I到孔口變形量Δ Ii = I1-1i7，監(jiān)測基點2到孔口變形量Δ I2 = I2-1/，監(jiān)測基點3到孔口變形量Δ 13 = 13-137。監(jiān)測基點I到監(jiān)測基點2的變形量Δ Si= Δ I2-A li，監(jiān)測基點2到監(jiān)測基點3的變形量Δ S2= Δ I3- Δ I2o
[0045]8.將報警燈12與實時變形監(jiān)測模塊的處理子模塊相連，在處理子模塊中設(shè)定有一個閾值，當監(jiān)測到各監(jiān)測基點處連續(xù)性變形大于閾值時，處理子模塊發(fā)出預(yù)警信息，觸發(fā)預(yù)警子模塊報警，報警燈12就會發(fā)出預(yù)警而閃爍。
[0046]9.圍巖變形監(jiān)測器采用紅外線無線傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器采集器通過有線傳輸，實現(xiàn)將測量數(shù)據(jù)值上載到計算機。
[0047]通過圍巖變形監(jiān)測器能夠利用軟件自動整理采集的數(shù)據(jù)，得到圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形，實時監(jiān)測不同區(qū)域巖層連續(xù)性變形，其預(yù)警子模塊能夠預(yù)防事故發(fā)生。整個圍巖不同區(qū)域變形智能監(jiān)測裝置智能化高，能夠減少測量誤差，提高測量的精度，更全面地體現(xiàn)圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形。本實用新型能夠用于監(jiān)測巷道頂?shù)装宀煌瑓^(qū)域的連續(xù)性變形，為巷道支護、井巷工程設(shè)計提供依據(jù)。
【主權(quán)項】
1.圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，包括階梯形中空推桿(3)、導(dǎo)向管(4)、數(shù)據(jù)采集器(9)、圍巖變形監(jiān)測器(8)、探頭(5)、計算機(11)及若干個監(jiān)測基點(2)，探頭(5)分別與圍巖變形監(jiān)測器(8)及監(jiān)測基點(2)相連，數(shù)據(jù)采集器(9)分別與圍巖變形監(jiān)測器(8)及計算機(11)相連，監(jiān)測基點(2)包括內(nèi)含信號感應(yīng)芯片的倒棘爪錨頭，倒棘爪錨頭附著在導(dǎo)向管(4)外部，階梯形中空推桿(3)能夠依次推進延長或依次收回縮短，階梯形中空推桿(3)中設(shè)置有容置導(dǎo)向管(4)及監(jiān)測基點(2)的容置腔，階梯形中空推桿(3)用于將監(jiān)測基點(2)及探頭(5)推放到待監(jiān)測圍巖的待監(jiān)測處，導(dǎo)向管(4)用于導(dǎo)向安裝監(jiān)測基點(2)及探頭(5);所述探頭(5)包括相互連接的信號發(fā)射接收裝置及監(jiān)視單元，所述監(jiān)視單元用于監(jiān)測鉆孔內(nèi)監(jiān)測基點(2)處的連續(xù)性變形情況，信號發(fā)射接收裝置用于接收監(jiān)視單元發(fā)送的監(jiān)視信號，并將該信號發(fā)送給圍巖變形監(jiān)測器(8)，所述信號發(fā)射接收裝置設(shè)置在導(dǎo)向管外并與導(dǎo)向管前端連接;所述圍巖變形監(jiān)測器(8)包括實時變形監(jiān)測模塊，所述實時變形監(jiān)測模塊包括依次相連的變形監(jiān)測子模塊、處理子模塊、存儲子模塊、數(shù)據(jù)傳輸子模塊，所述存儲子模塊為容量大于等于ITB的大容量存儲單元。2.如權(quán)利要求1所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于導(dǎo)向管(4)末端的密封部件。3.如權(quán)利要求1或2所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器(9)包括無線數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊及存儲模塊，圍巖變形監(jiān)測器(8)的數(shù)據(jù)傳輸子模塊為無線數(shù)據(jù)傳輸子模塊，數(shù)據(jù)采集器(9)與圍巖變形監(jiān)測器(8)以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器(9)與計算機(11)通過數(shù)據(jù)線(1)相連。4.如權(quán)利要求1所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，所述信號發(fā)射接收裝置為圓柱形信號發(fā)射接收裝置，圍繞信號發(fā)射接收裝置外側(cè)設(shè)置有殼體。5.如權(quán)利要求4所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括固定螺母(6)，所述導(dǎo)向管(4)前端的外徑設(shè)置有螺紋，所述固定螺母(6)包括相連接的圓錐形前部及圓柱體后部，所述圓錐形前部中設(shè)置有小螺紋孔，圓柱體后部設(shè)有大螺紋孔，大螺紋孔與導(dǎo)向管(4)前端外徑上的螺紋相匹配，所述殼體上連接有固定螺桿，固定螺桿與小螺紋孔相匹配，通過固定螺母(6)將信號發(fā)射接收裝置固定在導(dǎo)向管前端。6.如權(quán)利要求1所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，所述實時變形監(jiān)測模塊還包括預(yù)警子模塊，所述預(yù)警子模塊與處理子模塊相連，所述預(yù)警子模塊為報警燈(12)和/或聲音報警裝置。7.如權(quán)利要求6所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，所述處理子模塊中設(shè)定有一個閾值，當監(jiān)測到各監(jiān)測基點處連續(xù)性變形大于閾值時，處理子模塊發(fā)出預(yù)警信息，觸發(fā)預(yù)警子模塊報警。8.如權(quán)利要求1所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測基點包括分別設(shè)置于圍巖不同區(qū)域中的至少三個監(jiān)測基點。9.如權(quán)利要求1所述的圍巖不同區(qū)域連續(xù)性變形實時監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)視單元由線狀的探頭材料組成，依靠探頭材料的特性，探頭中的脈沖電流將影響鉆孔中監(jiān)測基點倒棘爪錨頭的場強，同時，場強的變化將在探頭材料中產(chǎn)生壓力脈沖并沿探頭材料以聲速傳遞，通過測量壓力脈沖達到探頭信號發(fā)射接收裝置的時間得到圍巖不同區(qū)域監(jiān)測基點到孔口的距離。
【文檔編號】G01B17/04GK205426097SQ201620180220
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】李安強, 高明忠, 張茹, 徐曉煉, 謝晶, 譚強, 邱治強, 汪文勇
【申請人】四川大學(xué)