充填高度检测和三维变形实时监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种充填高度检测和三维变形实时监测系统，通过在充填体内设置垂向位移测量装置，在围岩上盘和围岩下盘之间设置横向位移测量装置，垂向位移测量装置与应力监测装置连接，同时，利用齿轮结构连接垂向位移测量装置和横向位移测量装置，并在垂向位移测量装置上设有悬浮气囊，齿轮结构设置可使横向位移测量装置随齿轮结构转动，进而改变垂向位移测量装置和横向位移测量装置之间的夹角。通过上述方式，提供了一种能够实时监测充填过程中充填体的横向和竖向变形、充填体的充填高度变化、围岩上下盘应力变化、人工假底和锚网的应力变化的充填高度检测和三维变形实时监测系统。系统。系统。

【技术实现步骤摘要】
充填高度检测和三维变形实时监测系统


[0001]本技术涉及矿山充填体监测
，尤其涉及一种充填高度检测和三维变形实时监测系统。

技术介绍

[0002]下向分层充填采矿法是指自上而下分层回采，在回采上一个分层过程中构筑下一个分层的假顶，并在假顶保护下回采下一分层的充填采矿法，该方法适用于矿岩稳定的矿体。当矿体倾斜时，如采用上述方法开采，需先对空区进行充填，将假底上的充填体作为下一分层的顶板，再进行后续的开采工作，为使开采工作顺利进行，需确保顶板的稳定性高，而顶板的稳定性直接受充填体变形量大小的影响。因此，有必要监测充填过程中充填体的变形量大小。
[0003]现有技术中，申请号为CN201911402068.1，公开日期为2021.01.05，名称为“基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法”的专利文件中提出的充填体变形在线监测系统，包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统，基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；在基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在充填体竖向位移测量装置的上方安装延长部，并且使延长部的顶部接触待充填区域的顶板。上述技术方案中通过在测点位置布置基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置与基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置，可以同时实现对充填体横向和竖向变形的监测，但是，上述系统只能对充填体变形进行监测，无法实现对充填体充填高度监测。
[0004]有鉴于此，有必要设计一种改进的充填高度检测和三维变形实时监测系统，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种充填高度检测和三维变形实时监测系统。
[0006]为实现上述技术目的，本技术提供了一种充填高度检测和三维变形实时监测系统，包括设置于围岩上盘和围岩下盘之间的横向位移测量装置、设置于充填体内部的垂向位移测量装置及设置于人工假底上的数据采集装置，所述数据采集装置与井外的数据分析系统实现信号共享；
[0007]所述横向位移测量装置和所述垂向位移测量装置之间设有齿轮结构，且所述横向位移测量装置的角度能够随矿体倾角发生变化；所述垂向位移测量装置的上方和所述人工假底上均设有应力监测装置，所述垂向位移测量装置上设有悬浮气囊，所述悬浮气囊与所述数据采集装置内部的信号传输线连接，且所述悬浮气囊能够在所述垂向位移测量装置上运动。
[0008]进一步地，所述垂向位移测量装置包括保护套管和设置于所述保护套管内的垂向位移测量组件，所述保护套管的底端与所述数据采集装置的安全保护盒焊接在一起，所述垂向位移测量组件的顶部贯穿上一阶段充填体下方的固定横梁与所述上一阶段充填体抵接。
[0009]进一步地，所述保护套管的顶端不超过所述应力监测装置的底端，所述悬浮气囊设置于所述保护套管外部，且所述保护套管的外壁设有刻度线。
[0010]进一步地，所述应力监测装置包括设置于所述固定横梁上的第一应力监测组件、第二应力监测组件及设置于所述人工假底的锚网上的第三应力监测组件。
[0011]进一步地，所述第一应力监测组件用于监测所述围岩上盘的应力，包括固定座及设置于所述固定座一侧的应力传感器和固定托盘，所述固定托盘与所述围岩上盘接触，所述固定座上设有开关；所述应力传感器上设有紧固螺栓，所述固定座的相应位置设有将所述固定横梁和所述第一应力监测组件连接的锁紧螺栓。
[0012]进一步地，所述横向位移测量装置包括横向位移测量组件和与所述横向位移测量组件的两端连接的横向锚杆，所述横向位移测量组件与所述横向锚杆之间通过锁紧装置；所述横向位移测量装置的两端通过防滑装置与所述围岩上盘和所述围岩下盘接触。
[0013]进一步地，所述防滑装置和所述横向位移测量组件之间设有锁紧装置，所述横向位移测量组件与所述垂向位移测量组件之间通过所述齿轮结构连接。
[0014]进一步地，所述齿轮结构包括连接杆和固定在所述连接杆上的齿轮，所述连接杆用于连接所述横向位移测量组件和所述垂向位移测量组件，所述齿轮上设有用于锁紧所述齿轮的齿轮锁紧组件。
[0015]进一步地，所述数据采集装置通过防爆钢管固定在所述人工假底上，包括固定在所述防爆钢管上的所述安全保护盒和设置于所述安全保护盒内部的数据采集传输盒，所述数据采集传输盒内设有所述信号传输线、集成电路、传输天线及为所述数据采集传输盒供电的电池组。
[0016]进一步地，所述保护套管的内径为所述垂向位移测量组件的外径的2倍；所述防滑装置为端部设有防滑垫的防滑吸盘。
[0017]本技术的有益效果是：
[0018]1、本技术提出的充填高度检测和三维变形实时监测系统，通过在充填体内设置垂向位移测量装置，在围岩上盘和围岩下盘之间设置横向位移测量装置，垂向位移测量装置与应力监测装置连接，同时，利用齿轮结构连接垂向位移测量装置和横向位移测量装置，并在垂向位移测量装置上设有悬浮气囊；通过上述设置，可利用悬浮气囊在垂向位移测量装置上的运动，实时监测充填体高度、未结顶空间和充填体随时间的下沉量；齿轮结构的设置，可使横向位移测量装置和齿轮结构一起转动，以适应不同角度的监测需求，实现充填体三维变形测量。
[0019]2、本技术提出的充填高度检测和三维变形实时监测系统，通过在上一阶段围岩的下方设置第一应力监测组件和第二应力监测组件，在人工假底的锚网上设置第三应力监测组件，利用第一应力监测组件实时监测围岩上盘的应力，利用第二应力监测组件实时监测围岩上盘的应力，利用第三应力监测组件实时监测人工假底和锚网的应力，通过上述在多个位置设置应力监测组件的方式，有效提高了监测过程的准确性；通过利用齿轮结构
内的连接杆可将横向位移测量组件和垂向位移测量组件进行连接，连接杆上设有齿轮，齿轮上的齿轮锁紧组件可避免齿轮发生逆转；通过利用防滑装置将横向位移测量装置限制于围岩上下盘之间，不仅能够确保监测过程中横向位移测量装置保持稳定的状态，且能够在充填体发生变形后，仍能维持稳定状态，确保监测工作的顺利进行。通过上述方式，提供了一种能够实时监测充填过程中充填体的横向和竖向变形、充填体的充填高度变化、围岩上下盘应力变化、人工假底和锚网的应力变化的充填高度检测和三维变形实时监测系统。
附图说明
[0020]图1为本技术的充填高度检测和三维变形实时监测系统在使用状态下的结构示意图；
[0021]图2为图1中的充填高度检测和三维变形实时监测系统的结构示意图；
[0022]图3为图1中横向位移测量装置和垂向位移测量装置的连接关系示意图；
[0023]图4为图1中的第一应力监测组件的结构示意图；
[0024]附图标记如下：
[0025]10、横向位移测量装置；11、横向位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充填高度检测和三维变形实时监测系统，其特征在于，包括设置于围岩上盘和围岩下盘之间的横向位移测量装置、设置于充填体内部的垂向位移测量装置及设置于人工假底上的数据采集装置，所述数据采集装置与井外的数据分析系统实现信号共享；所述横向位移测量装置和所述垂向位移测量装置之间设有齿轮结构，且所述横向位移测量装置的角度能够随矿体倾角发生变化；所述垂向位移测量装置的上方和所述人工假底上均设有应力监测装置，所述垂向位移测量装置上设有悬浮气囊，所述悬浮气囊与所述数据采集装置内部的信号传输线连接，且所述悬浮气囊能够在所述垂向位移测量装置上运动。2.根据权利要求1所述的充填高度检测和三维变形实时监测系统，其特征在于，所述垂向位移测量装置包括保护套管和设置于所述保护套管内的垂向位移测量组件，所述保护套管的底端与所述数据采集装置的安全保护盒焊接在一起，所述垂向位移测量组件的顶部贯穿上一阶段充填体下方的固定横梁与所述上一阶段充填体抵接。3.根据权利要求2所述的充填高度检测和三维变形实时监测系统，其特征在于，所述保护套管的顶端不超过所述应力监测装置的底端，所述悬浮气囊设置于所述保护套管外部，且所述保护套管的外壁设有刻度线。4.根据权利要求2所述的充填高度检测和三维变形实时监测系统，其特征在于，所述应力监测装置包括设置于所述固定横梁上的第一应力监测组件、第二应力监测组件及设置于所述人工假底的锚网上的第三应力监测组件。5.根据权利要求4所述的充填高度检测和三维变形实时监测系统，其特征在于，所述第一应力监测组件用于监测所述围岩上盘的应力，包括固定座及设置于所述固定座一侧的应力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明伟，郝英杰，彭超，刘洋，张皓钦，刘兴全，刘震，陈忠越，
申请(专利权)人：山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司，
类型：新型
国别省市：