一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，包括多個(gè)均布設(shè)在巷道或隧道的巖石頂板上所鉆巖層鉆孔內(nèi)的錨爪、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述錨爪所布設(shè)位置處的離層變形量進(jìn)行檢測(cè)的電感式傳感器、固定在所述巖石頂板下方的傳感器支撐框架和用于采集多個(gè)所述電感式傳感器輸出的電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡；多個(gè)所述電感式傳感器均安裝在傳感器支撐框架內(nèi)，多個(gè)所述電感式傳感器均包括鐵芯、可移動(dòng)銜鐵、兩個(gè)螺管線(xiàn)圈、水平固定在豎直支架與可移動(dòng)銜鐵之間的彈簧和懸掛在水平頂板上的滑輪。本實(shí)用新型采用無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)的電感式傳感器，靈敏度和分辨率高、使用壽命長(zhǎng)，可廣泛用于隧道、礦山開(kāi)拓巷道和回采巷道的圍巖內(nèi)部離層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤礦井下監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在煤層中掘進(jìn)一條巷道后，巷道頂部巖層就是煤礦頂板，頂板離層如果超過(guò)一定的范圍，將會(huì)引發(fā)冒頂?shù)葠盒皂敯迨鹿?，頂板事故不但影響煤礦的正常生產(chǎn)，而且會(huì)造成人員的傷亡以及設(shè)備的損壞。
[0003]實(shí)踐證明，巷道頂板事故的發(fā)生基本上是有規(guī)律的，只要能用正確的理論和手段對(duì)頂板進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握其活動(dòng)規(guī)律，把頂板管理建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，頂板事故是可以預(yù)防的。因此，監(jiān)測(cè)巷道頂板離層以及采取必要的應(yīng)對(duì)手段和措施對(duì)預(yù)防事故的發(fā)生和保證安全生產(chǎn)具有重大的意義。
[0004]現(xiàn)有頂板離層監(jiān)測(cè)儀器，一類(lèi)是機(jī)械式儀器，一類(lèi)是機(jī)電一體化儀器。前者需人工讀數(shù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不直觀(guān)，且存在測(cè)量精度低、量程有限、易銹蝕失靈等缺陷；后者通常是通過(guò)位移傳感器將離層變化引起的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖內(nèi)部離層量的監(jiān)測(cè)，但目前采用的位移傳感器多為電位器式、霍爾式和光柵式，均不同程度地存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、量程小、靈敏度低、使用壽命短等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、量程寬且靈敏度高、使用壽命長(zhǎng)，通過(guò)電感式傳感器對(duì)離層減小或增大變化進(jìn)行有效檢測(cè)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征在于:包括多個(gè)均布設(shè)在巷道或隧道的巖石頂板上所鉆巖層鉆孔內(nèi)的錨爪、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述錨爪所布設(shè)位置處的離層變形量進(jìn)行檢測(cè)的電感式傳感器、固定在所述巖石頂板下方的傳感器支撐框架和用于采集多個(gè)所述電感式傳感器輸出的電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡；所述電感式傳感器和錨爪的數(shù)量相同，多個(gè)所述電感式傳感器分別與多個(gè)所述錨爪連接，所述電感式傳感器和所述錨爪之間均通過(guò)鋼絲繩進(jìn)行連接，多個(gè)所述電感式傳感器均安裝在所述傳感器支撐框架內(nèi)；多個(gè)所述錨爪的布設(shè)高度均不相同；所述傳感器支撐框架包括水平頂板、位于水平頂板下方的底座和支撐于水平頂板與底座之間的豎直支架，所述水平頂板上開(kāi)設(shè)有供鋼絲繩穿過(guò)的穿孔；多個(gè)所述電感式傳感器均包括鐵芯、可移動(dòng)銜鐵、兩個(gè)分別繞制在鐵芯左右兩端的螺管線(xiàn)圈、水平固定在豎直支架與可移動(dòng)銜鐵之間的彈簧和懸掛在水平頂板上的滑輪；所述鐵芯固定在所述傳感器支撐框架內(nèi)，所述鐵芯內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔且其外部開(kāi)設(shè)有供螺管線(xiàn)圈繞制的凹槽，所述可移動(dòng)銜鐵位于所述空腔內(nèi)，所述鋼絲繩的一端接在可移動(dòng)銜鐵上且其另一端經(jīng)滑輪后固定在錨爪上，所述鋼絲繩以滑輪為界分為水平段和豎直段，所述水平段位于滑輪與可移動(dòng)銜鐵之間，所述豎直段位于滑輪與錨爪之間；兩個(gè)所述螺管線(xiàn)圈的兩端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至數(shù)據(jù)采集卡。
[0007]上述一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征是:所述可移動(dòng)銜鐵為永磁鐵。
[0008]上述一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征是:所述錨爪與所述電感式傳感器的數(shù)量均為兩個(gè)。
[0009]上述一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征是:所述豎直支架的數(shù)量與彈簧的數(shù)量相同。
[0010]上述一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征是:所述數(shù)據(jù)采集卡安裝在所述底座的中部。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、投入成本低。
[0013]2、采用無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)的電感式傳感器，靈敏度和分辨率高、使用壽命長(zhǎng)。
[0014]3、使用操作簡(jiǎn)便且量程寬，采用多個(gè)分別與布設(shè)在巖石頂板上不同高度位置處的多個(gè)錨爪相接的電感式傳感器進(jìn)行檢測(cè)，因而能檢測(cè)的離層形變的檢測(cè)范圍寬。
[0015]4、體積小、耐高溫且耐腐蝕，可廣泛用于隧道、礦山開(kāi)拓巷道和回采巷道的圍巖內(nèi)部離層變化的監(jiān)測(cè)。
[0016]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、量程寬且靈敏度高、使用壽命長(zhǎng)，通過(guò)電感式傳感器對(duì)離層減小或增大變化進(jìn)行有效檢測(cè)。
[0017]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型使用狀態(tài)參考圖。
[0020]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0021]I 一錨爪； 2—鋼絲繩； 3—數(shù)據(jù)采集卡；
[0022]4一頂板； 5—底座；6—豎直支架；
[0023]7一鐵芯； 8一可移動(dòng)銜鐵；9—螺管線(xiàn)圈；
[0024]10—彈簧；11 一滑輪；12—無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射器；
[0025]13—上位機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型包括多個(gè)均布設(shè)在巷道或隧道的巖石頂板上所鉆巖層鉆孔內(nèi)的錨爪1、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述錨爪I所布設(shè)位置處的離層變形量進(jìn)行檢測(cè)的電感式傳感器、固定在所述巖石頂板下方的傳感器支撐框架和用于采集多個(gè)所述電感式傳感器輸出的電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡3 ;所述電感式傳感器和錨爪I的數(shù)量相同，多個(gè)所述電感式傳感器分別與多個(gè)所述錨爪I連接，所述電感式傳感器和所述錨爪I之間均通過(guò)鋼絲繩2進(jìn)行連接，多個(gè)所述電感式傳感器均安裝在所述傳感器支撐框架內(nèi)。多個(gè)所述錨爪I的布設(shè)高度均不相同。所述傳感器支撐框架包括水平頂板4、位于水平頂板4下方的底座5和支撐于水平頂板4與底座5之間的豎直支架6，所述水平頂板4上開(kāi)設(shè)有供鋼絲繩2穿過(guò)的穿孔。多個(gè)所述電感式傳感器均包括鐵芯7、可移動(dòng)銜鐵8、兩個(gè)分別繞制在鐵芯7左右兩端的螺管線(xiàn)圈9、水平固定在豎直支架6與可移動(dòng)銜鐵8之間的彈簧10和懸掛在水平頂板4上的滑輪11。所述鐵芯7固定在所述傳感器支撐框架內(nèi)，所述鐵芯7內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔且其外部開(kāi)設(shè)有供螺管線(xiàn)圈9繞制的凹槽，所述可移動(dòng)銜鐵8位于所述空腔內(nèi)，所述鋼絲繩2的一端接在可移動(dòng)銜鐵8上且其另一端經(jīng)滑輪11后固定在錨爪I上，所述鋼絲繩2以滑輪11為界分為水平段和豎直段，所述水平段位于滑輪11與可移動(dòng)銜鐵8之間，所述豎直段位于滑輪11與錨爪I之間。兩個(gè)所述螺管線(xiàn)圈9的兩端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至數(shù)據(jù)采集卡3。
[0027]本實(shí)施例中，所述錨爪I與所述電感式傳感器的數(shù)量均為兩個(gè)。
[0028]實(shí)際使用時(shí)，可以根據(jù)具體需要，對(duì)所述錨爪I與所述電感式傳感器的數(shù)量，以及各錨爪I與所述電感式傳感器的布設(shè)位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
[0029]本實(shí)施例中，所述可移動(dòng)銜鐵8為永磁鐵。
[0030]本實(shí)施例中，所述豎直支架6的數(shù)量與彈簧10的數(shù)量相同。
[0031]本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集卡3安裝在所述底座5的中部。
[0032]如圖2所示，本實(shí)用新型在具體使用時(shí)，在所述傳感器支撐框架的外部布設(shè)有光纜和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射器12，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射器12和布設(shè)在煤礦井外監(jiān)控室內(nèi)的上位機(jī)13通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。實(shí)際工作時(shí)，可移動(dòng)銜鐵8的初始位置處于兩個(gè)螺管線(xiàn)圈9的對(duì)稱(chēng)中心，當(dāng)巷道頂板離層量變化時(shí)，鋼絲繩2將帶動(dòng)可移動(dòng)銜鐵8產(chǎn)生水平方向位移，使得兩個(gè)螺管線(xiàn)圈9中產(chǎn)生不同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這樣所述電感式傳感器便將檢測(cè)到的巷道頂板離層變化的物理位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成一對(duì)電壓信號(hào)(即差動(dòng)電壓信號(hào))；然后，數(shù)據(jù)采集卡3將采集到的差動(dòng)電壓信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射器12發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行13處理；上位機(jī)13處理完畢后，在顯示器上直接顯示離層變化量。
[0033]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征在于:包括多個(gè)均布設(shè)在巷道或隧道的巖石頂板上所鉆巖層鉆孔內(nèi)的錨爪(I)、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述錨爪(I)所布設(shè)位置處的離層變形量進(jìn)行檢測(cè)的電感式傳感器、固定在所述巖石頂板下方的傳感器支撐框架和用于采集多個(gè)所述電感式傳感器輸出的電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡(3);所述電感式傳感器和錨爪(I)的數(shù)量相同，多個(gè)所述電感式傳感器分別與多個(gè)所述錨爪(I)連接，所述電感式傳感器和所述錨爪(I)之間均通過(guò)鋼絲繩(2)進(jìn)行連接，多個(gè)所述電感式傳感器均安裝在所述傳感器支撐框架內(nèi)；多個(gè)所述錨爪(I)的布設(shè)高度均不相同；所述傳感器支撐框架包括水平頂板(4)、位于水平頂板(4)下方的底座(5)和支撐于水平頂板(4)與底座(5)之間的豎直支架￠)，所述水平頂板(4)上開(kāi)設(shè)有供鋼絲繩(2)穿過(guò)的穿孔；多個(gè)所述電感式傳感器均包括鐵芯(7)、可移動(dòng)銜鐵(8)、兩個(gè)分別繞制在鐵芯(7)左右兩端的螺管線(xiàn)圈(9)、水平固定在豎直支架(6)與可移動(dòng)銜鐵⑶之間的彈簧(10)和懸掛在水平頂板⑷上的滑輪(11);所述鐵芯(7)固定在所述傳感器支撐框架內(nèi)，所述鐵芯(7)內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔且其外部開(kāi)設(shè)有供螺管線(xiàn)圈(9)繞制的凹槽，所述可移動(dòng)銜鐵(8)位于所述空腔內(nèi)，所述鋼絲繩(2)的一端接在可移動(dòng)銜鐵(8)上且其另一端經(jīng)滑輪(11)后固定在錨爪(I)上；所述鋼絲繩(2)以滑輪(11)為界分為水平段和豎直段，所述水平段位于滑輪(11)與可移動(dòng)銜鐵(8)之間，所述豎直段位于滑輪(11)與錨爪(I)之間；兩個(gè)所述螺管線(xiàn)圈(9)的兩端分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至數(shù)據(jù)采集卡(3)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征在于:所述可移動(dòng)銜鐵(8)為永磁鐵。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征在于:所述錨爪(I)與所述電感式傳感器的數(shù)量均為兩個(gè)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征在于:所述豎直支架出)的數(shù)量與彈簧(10)的數(shù)量相同。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種巖石頂板離層形變監(jiān)測(cè)用傳感裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡(3)安裝在所述底座(5)的中部。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK203949623SQ201420359330
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】柴敬, 劉奇, 張渤, 李毅, 張丁丁, 袁強(qiáng), 王帥, 孫黃玉, 呂世忠, 陳霞 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)