【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤层监测，具体为一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置。
技术介绍
1、在已经探明的煤矿中，有浅部矿山煤矿，此类煤矿可以直接移走地表土壤，由上向下逐层挖掘，此类煤矿在开采时，煤层压力可忽略不计，此外就是高地应力、大采深、复杂地质构造的深部煤岩层。深部的煤岩层由于受到高地应力、特别是侧向高应力的作用，使其具有不同于浅部岩体的力学特征，岩体处于高压缩变形或破坏极限状态，开挖对围岩产生的破坏和扰动范围加大，矿压显现激烈，冲击地压、煤与瓦斯突出危险加大。因此，在对深部煤岩层进行开采时，需要选择合理的支护形式减小围岩变形，保障巷道围岩的稳定，同时优化结构参数及工艺，矿山岩层的位移监测主要是采用多点位移计，为了精细化地观测分层岩层顶板的位移要求位移计需要有多个固定点。
2、目前，现有的位移计很难对深部围岩的顶板位移进行有效的观测，主要是由于位移计的探测深度的限制，放置测点的孔洞中时很难稳定地控制住位移计，不方便用户使用，还有部分位移计的外径并不完全匹配采场钻孔的孔径。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，解决了由于位移计的探测深度的限制，放置测点的孔洞中时很难稳定地控制住位移计，不方便用户使用，还有部分位移计的外径并不完全匹配采场钻孔的孔径的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置
5、所述套筒的一端固定安装在套管的上端管口处，所述套筒内固定连接有支架，所述支架的侧壁安装有驱动机构，所述驱动机构与丝杆的上端相连用于对预固定的套管进行锁紧，使观测装置稳定的固定在煤层的孔洞内进行长期观测；
6、所述丝杆的上端固定连接有花键规，所述丝杆的下端固定连接有与花键规相配合的第一花键轴。
7、优选的，所述传动机构包括横杆，所述横杆的杆壁通过滚珠轴承与丝杆的杆壁转动连接，所述丝杆的杆壁上转动连接有轴承座，所述轴承座固定在套管的内壁，所述丝杆的杆壁上螺纹连接有螺纹套，所述螺纹套的侧壁固定连接有圆环，所述圆环的下端设置有强磁环，所述强磁环的上端固定连接有多个限位杆，所述圆环的侧壁通过多个限位孔与限位杆的杆壁套接；
8、所述圆环的侧壁通过圆孔固定连接有多个电磁铁，且电磁铁位于强磁环的上方，所述套管的内壁竖直设置有多个限位凸起，所述圆环的边缘处开设有多个与限位凸起相配合的限位槽。
9、优选的，所述支撑杆的杆壁上固定连接有第一拉力弹簧，所述第一拉力弹簧的一端固定连接有限位环，所述限位环固定在套管的内壁。
10、优选的，所述支撑杆的一端设置有弯折部，所述弯折部延伸至强磁环的下方并设置有凸起部，所述凸起部开设有缺口。
11、优选的，所述支撑杆的一端倾斜设置有安装部，所述安装部的一侧通过销轴转动连接有压板，所述压板的一侧开设有与压力传感器相配合的凹槽，所述压力传感器固定在安装部的一侧，所述压板的一侧固定连接有第二拉力弹簧，所述第二拉力弹簧的一端与安装部的一侧固定连接。
12、优选的，所述驱动机构包括主轴，所述主轴通过滚动轴承转动连接在支架的中心处并与套筒同轴心，所述主轴的下端固定连接有第二花键轴，所述第二花键轴与丝杆上端的花键规相配合，所述主轴的轴壁上固定连接有蜗轮，所述蜗轮的一侧啮合有蜗杆，所述蜗杆通过滚针轴承转动连接在支架上，所述蜗杆的一端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的一侧啮合有第二锥齿轮，所述支架的侧壁固定连接有电机，所述电机的输出端与第二锥齿轮的一侧同轴心固定连接。
13、优选的，所述套管的上端设置有第一束口部，所述套筒的下端插入第一束口部并通过多个内六角螺栓固定连接，所述套筒的上端设置有锥形帽，所述锥形帽的下端设置有螺纹部，所述锥形帽通过螺纹部与套筒相连。
14、优选的，所述锥形帽的上端固定连接有吊环，所述锥形帽的内侧固定连接有位置传感器。
15、优选的，所述端帽的上端设置有第二束口部，所述第二束口部与套管的管口处相配合，所述套管的管壁通过多个固定螺栓与第二束口部固定连接，所述端帽内固定连接有水位传感器。
16、(三)有益效果
17、与现有技术相比，本专利技术提供了一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，具备以下有益效果：
18、1、本专利技术在使用时，每一个套管与安装在其内部的传动机构共同组成一个观测装置的标准单元，在使用时，至少可以使用两个或两个以上的标准单元组成一个可以多点连续观测的标准节，安装时，将第一束口部插入相邻的套管下端，并使用内六角螺栓进行锁紧固定，根据需求依次装配足够量的标准单元，最后将套筒插入标准节最上端的第一束口部内，将端帽插入标准节最下端的一个套管的管口处，并使用相同的内六角螺栓进行固定，如此即可根据需求选择使用标准单元的量，改变标准节的长度，用于在煤层内不同深度的孔洞内进行连续观侧煤层顶板的深部位移情况，在标准节插入孔洞内时启动传动机构快速驱动支撑杆摆动实现对套管进行预固定，之后再启动驱动机构使丝杆工作对预固定的套管进行锁紧，使观测装置稳定的固定在煤层的孔洞内进行长期观测，方便技术人员使用。
19、2、本专利技术设置有的传动机构，在使用时，当组装好的标准节插入到孔洞内时，开启电磁铁工作产生与强磁环上方相同的磁极，此时利用产生的互斥力能够推动强磁环下移挤压支撑杆的弯折部，此时支撑杆受力围绕转轴摆动，摆动后的支撑杆一端带动压板与孔洞侧壁接触，此时即可完成对标准节的预固定，在达到预定深度后，启动驱动机构带动丝杆旋转使螺纹套下移，螺纹套下移带动圆环下移与强磁环移动，并可以继续推动强磁环移动，此时压板受到的阻力传递至压力传感器上，压力传感器将采集到的数据通过导线传递至外部接受设备，当压力达到一定的数值后，驱动机构停止工作，即可使观测装置稳定的固定在煤层的孔洞内进行长期观测。
20、3、本专利技术设置有的驱动机构，在使用时，启动电机带动第二锥齿轮使第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮旋转带动蜗杆使蜗轮旋转，蜗轮旋转带动主轴使第二花键轴旋转，第二花键轴旋转时带动花键规使丝杆旋转，丝杆旋转时能够驱动传动机构工作，另外，在标准节组装后，如图所示，标准节中相邻的丝杆之间通过第一花键轴和花键规进行联动，如此即可实现同时驱动多个标准单元内的传动机构工作，使多个支撑杆均伸出套管外实现多点连续监测的效果。
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1.一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，包括套筒(5)、套管(1)、端帽(4)和压力传感器(30)，其特征在于：所述套管(1)的管壁上开设有多个通孔(16)，多个所述通孔(16)内均通过转轴转动连接有支撑杆(2)，所述套管(1)内设竖直设置有丝杆(17)，所述丝杆(17)的杆壁上安装有传动机构，所述传动机构能够快速驱动支撑杆(2)摆动实现对套管(1)进行预固定，使观测装置安装在煤层上的孔洞内；
2.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述传动机构包括横杆，所述横杆的杆壁通过滚珠轴承与丝杆(17)的杆壁转动连接，所述丝杆(17)的杆壁上转动连接有轴承座，所述轴承座固定在套管(1)的内壁，所述丝杆(17)的杆壁上螺纹连接有螺纹套(24)，所述螺纹套(24)的侧壁固定连接有圆环(11)，所述圆环(11)的下端设置有强磁环(22)，所述强磁环(22)的上端固定连接有多个限位杆(23)，所述圆环(11)的侧壁通过多个限位孔与限位杆(23)的杆壁套接；
3.根据权利要求2所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述支
4.根据权利要求2所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述支撑杆(2)的一端设置有弯折部(25)，所述弯折部(25)延伸至强磁环(22)的下方并设置有凸起部(27)，所述凸起部(27)开设有缺口(26)。
5.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述支撑杆(2)的一端倾斜设置有安装部(29)，所述安装部(29)的一侧通过销轴转动连接有压板(3)，所述压板(3)的一侧开设有与压力传感器(30)相配合的凹槽，所述压力传感器(30)固定在安装部(29)的一侧，所述压板(3)的一侧固定连接有第二拉力弹簧(28)，所述第二拉力弹簧(28)的一端与安装部(29)的一侧固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述驱动机构包括主轴，所述主轴通过滚动轴承转动连接在支架(31)的中心处并与套筒(5)同轴心，所述主轴的下端固定连接有第二花键轴(37)，所述第二花键轴(37)与丝杆(17)上端的花键规(9)相配合，所述主轴的轴壁上固定连接有蜗轮(33)，所述蜗轮(33)的一侧啮合有蜗杆(34)，所述蜗杆(34)通过滚针轴承转动连接在支架(31)上，所述蜗杆(34)的一端固定连接有第一锥齿轮(35)，所述第一锥齿轮(35)的一侧啮合有第二锥齿轮(36)，所述支架(31)的侧壁固定连接有电机(32)，所述电机(32)的输出端与第二锥齿轮(36)的一侧同轴心固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述套管(1)的上端设置有第一束口部(19)，所述套筒(5)的下端插入第一束口部(19)并通过多个内六角螺栓固定连接，所述套筒(5)的上端设置有锥形帽(6)，所述锥形帽(6)的下端设置有螺纹部(14)，所述锥形帽(6)通过螺纹部(14)与套筒(5)相连。
8.根据权利要求7所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述锥形帽(6)的上端固定连接有吊环(7)，所述锥形帽(6)的内侧固定连接有位置传感器(38)。
9.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述端帽(4)的上端设置有第二束口部(20)，所述第二束口部(20)与套管(1)的管口处相配合，所述套管(1)的管壁通过多个固定螺栓与第二束口部(20)固定连接，所述端帽(4)内固定连接有水位传感器(13)。
...【技术特征摘要】
1.一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，包括套筒(5)、套管(1)、端帽(4)和压力传感器(30)，其特征在于：所述套管(1)的管壁上开设有多个通孔(16)，多个所述通孔(16)内均通过转轴转动连接有支撑杆(2)，所述套管(1)内设竖直设置有丝杆(17)，所述丝杆(17)的杆壁上安装有传动机构，所述传动机构能够快速驱动支撑杆(2)摆动实现对套管(1)进行预固定，使观测装置安装在煤层上的孔洞内；
2.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述传动机构包括横杆，所述横杆的杆壁通过滚珠轴承与丝杆(17)的杆壁转动连接，所述丝杆(17)的杆壁上转动连接有轴承座，所述轴承座固定在套管(1)的内壁，所述丝杆(17)的杆壁上螺纹连接有螺纹套(24)，所述螺纹套(24)的侧壁固定连接有圆环(11)，所述圆环(11)的下端设置有强磁环(22)，所述强磁环(22)的上端固定连接有多个限位杆(23)，所述圆环(11)的侧壁通过多个限位孔与限位杆(23)的杆壁套接；
3.根据权利要求2所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述支撑杆(2)的杆壁上固定连接有第一拉力弹簧(8)，所述第一拉力弹簧(8)的一端固定连接有限位环(12)，所述限位环(12)固定在套管(1)的内壁。
4.根据权利要求2所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述支撑杆(2)的一端设置有弯折部(25)，所述弯折部(25)延伸至强磁环(22)的下方并设置有凸起部(27)，所述凸起部(27)开设有缺口(26)。
5.根据权利要求1所述的一种煤层顶板深部位移多点连续观测装置，其特征在于：所述支撑杆(2)的一端倾斜设置有安装部(29)，所述安装部(29)的一侧通过销轴转动连接有压板(3)，所述压板(3)的一侧开设有与压力传感器(30)相配合的凹槽，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：高明松，王勇，徐旭昭，李伟利，张红令，唐志华，王康，
申请(专利权)人：煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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