一种煤矿采空区地表沉降监测装置的制作方法

专利检索2025-05-30  4


本发明涉及沉降监测,具体为一种煤矿采空区地表沉降监测装置。


背景技术:

1、煤矿采空区是指在煤矿作业过程中,将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔,这些空洞通常位于地下,但随着时间的推移,地表可能会发生下沉或形成坑洞,这种现象被称作地表沉降,煤矿采空区常常会引发地表沉降灾害,对附近的建筑物、道路和其他基础设施造成严重影响,此外,地表沉降还可能危及附近人员的生命安全,为了确保人生安全和工程进度,煤矿采空区的地表沉降需进行实时监测,目前对于地表沉降的监测方式包括使用gps定位和水准仪等进行测量,然而,gps定位虽具有一定的定位精度,但在煤矿采空区的复杂环境下,其测量精度受到一定的限制,另一方面,水准仪的布设成本较高,而且需要专业人员进行操作,这使得其不太适合于大范围的监测应用,为此,我们提出一种煤矿采空区地表沉降监测装置。


技术实现思路

1、本申请所要解决的一个技术问题是:如何设计一种方便监测地表沉降的监测装置。

2、为解决上述技术问题,本申请实施例提供一种煤矿采空区地表沉降监测装置,包括外壳,还包括有:

3、滑动块,所述滑动块设有多个,并等距均匀分布在外壳内;

4、监测板,所述监测板设置在滑动块一端;

5、驱动组件,所述驱动组件设置在外壳内,且与多块滑动块连接,将外壳放置到监测坑洞内,后利用驱动组件带动多块滑动块相对外壳移动,以使多块监测板插入监测坑洞内壁;

6、监测组件,所述监测组件设置在滑动块上,所述外壳侧壁土壤移动,带动监测板相对滑动块偏转,从而利用监测组件感应,并报警。

7、在一些实施例中,所述驱动组件包括设置在所述外壳内的轴一,所述轴一上设置有转动盘,且所述滑动块一端通过转轴转动连接有轴二,所述转动盘上开设有弧形槽,所述轴二一端位于所述弧形槽内,且所述外壳内设置有导轨件,转动所述轴一,以使弧形槽顶动滑动块沿导轨件移动;

8、所述外壳内设置有驱动电机,所述驱动电机输出端与所述轴一固定连接,启动所述驱动电机带动所述轴一转动。

9、在一些实施例中,所述导轨件包括设置在所述外壳内的圆板,所述圆板上等距均匀固定连接有多个镂空矩形框,且多个镂空矩形框与多个滑动块一一对应,所述滑动块一侧固定连接有两根圆杆,两根所述圆杆均穿过所述镂空矩形框,利用镂空矩形框来导向限位滑动块移动。

10、在一些实施例中,所述监测组件包括设置在所述监测板一端的轴三,所述轴三与滑动块一端转动连接,且所述滑动块内设置有压力传感器,且所述外壳内设置有控制器,所述控制器通过导线与外部主机电性连接,所述压力传感器与控制器电性连接,且所述压力传感器与监测板之间设置有联动组件,所述监测板相对滑动块偏转,利用所述联动组件带动压力传感器移动,来挤压滑动块内壁,从而利用导线传递信号,以使外部主机报警。

11、在一些实施例中,所述联动组件包括滑动设置在滑动块内部的滑动框,所述压力传感器与滑动框内壁固定连接,所述滑动块内壁上固定连接有阻挡块,移动所述滑动框,带动压力传感器碰撞阻挡块;

12、所述轴三一端设置有偏转板,所述偏转板与所述滑动框之间设置有连杆,所述连杆两端分别通过转轴与偏转板以及滑动框转动连接,偏转所述监测板,带动滑动框移动;

13、所述滑动块上设置有阻挡杆,所述阻挡杆一端穿过滑动块,并位于滑动框一端,来阻挡其移动,所述滑动块上设置有辅助组件,移动所述滑动块至离外壳最远端,同时利用辅助组件带动所述阻挡杆移动,来脱离所述滑动块。

14、在一些实施例中,所述辅助组件包括设置在所述阻挡杆一端的两根导杆,两根所述导杆一端滑动连接有位移板,所述位移板上设置有u形杆,所述u形杆上通过轴承转动连接有导轮,且所述镂空矩形框一侧固定连接有安装板,所述安装板上开设有直滑槽,所述导轮位于直滑槽内,且所述安装板上开设有与直滑槽联通的斜滑槽,移动所述滑动块带动导轮沿斜滑槽移动,从而带动阻挡杆下移;

15、一根所述导杆上套设有弹簧,所述弹簧两端分别与阻挡杆以及位移板固定连接,且所述滑动块上设置有l形板,另一根所述导杆滑动穿过所述l形板,来导向限位导杆滑动。

16、在一些实施例中,所述外壳内壁上固定连接有安装架,所述安装架中部固定连接有空心管,所述圆板底端设置有空心轴,且所述轴一滑动穿过所述圆板以及空心轴,所述空心管内滑动连接有弧形摩擦块,且所述空心轴与弧形摩擦块接触相抵,转动所述轴一,利用弧形摩擦块锁定圆板,从而使滑动块相对圆板移动,当所述监测板移动受阻,继续转动轴一,带动圆板转动,以使监测板转动避让。

17、在一些实施例中,所述弧形摩擦块一端通过转轴转动连接有螺杆,所述螺杆穿过空心管,转动所述螺杆带动弧形摩擦块挤压空心轴;

18、所述螺杆一端固定连接有圆柱,所述圆柱一端滑动穿过所述外壳,且圆柱一端开设有六角孔,转动所述圆柱带动所述螺杆转动。

19、在一些实施例中,所述外壳内设置有空心柱体,所述外壳上通过绳体吊设有圆球,所述圆球位于空心柱体内,且空心柱体与控制器电性连接,所述外壳倾斜,以使圆球接触空心柱体内壁,从而以使控制器接收信号,并利用外部主机报警。

20、在一些实施例中,所述圆板采用镂空设计,且其内壁滑动连接有圆盘,所述空心轴与圆盘固定连接,所述圆盘上固定连接有自锁减速电机,且所述自锁减速电机输出轴上固定连接有齿盘,所述圆板上等距均匀固定连接有多个与齿盘啮合的齿凸,转动所述轴一,同时启动所述自锁减速电机周期正反转动,以使所述监测板摆动同时插入土壤;

21、所述监测板边缘采用锯齿形设计。

22、本发明至少具备以下有益效果:

23、本装置先将外壳放置到事先挖好的坑洞内,后利用驱动组件带动监测板移动插入坑洞内壁中,至此安装完成,当外壳周围土壤偏移或沉降,均会带动监测板相对外壳偏转,从而利用监测组件感应,并通过控制器向外部主机发出信号,来报警,本装置精度高,同时布设简单,较为适合大范围的监测应用;

24、同时利用阻挡杆位于滑动框一端,来阻挡其相对滑动块移动,从而以使监测板在插入土壤的过程中始终保持平行状态,进而提高后续的监测精度;

25、同时在监测板插入土壤的过程中,此时如果监测板前方存在阻挡物,如石头,轴一会带动监测板转动避让阻挡物,从而减小损坏监测板的概率,同时提高装置安装的顺畅性;

26、同时当外壳主体周围的全部土壤发生沉降时,会引起外壳主体的倾斜,从而以使圆球碰撞空心柱体内壁,从而以使外部主机发出报警,进而提高装置主体检测的全面性。



技术特征:

1.一种煤矿采空区地表沉降监测装置,包括外壳(1),其特征在于:还包括有:

2.根据权利要求1所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述驱动组件(4)包括设置在所述外壳(1)内的轴一(41),所述轴一(41)上设置有转动盘(42),且所述滑动块(2)一端通过转轴转动连接有轴二(43),所述转动盘(42)上开设有弧形槽(44),所述轴二(43)一端位于所述弧形槽(44)内,且所述外壳(1)内设置有导轨件(45),转动所述轴一(41),以使弧形槽(44)顶动滑动块(2)沿导轨件(45)移动;

3.根据权利要求2所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述导轨件(45)包括设置在所述外壳(1)内的圆板(47),所述圆板(47)上等距均匀固定连接有多个镂空矩形框(48),且多个镂空矩形框(48)与多个滑动块(2)一一对应,所述滑动块(2)一侧固定连接有两根圆杆(49),两根所述圆杆(49)均穿过所述镂空矩形框(48),利用镂空矩形框(48)来导向限位滑动块(2)移动。

4.根据权利要求3所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述监测组件(5)包括设置在所述监测板(3)一端的轴三(51),所述轴三(51)与滑动块(2)一端转动连接,且所述滑动块(2)内设置有压力传感器(52),且所述外壳(1)内设置有控制器(53),所述控制器(53)通过导线与外部主机电性连接,所述压力传感器(52)与控制器(53)电性连接,且所述压力传感器(52)与监测板(3)之间设置有联动组件(54),所述监测板(3)相对滑动块(2)偏转,利用所述联动组件(54)带动压力传感器(52)移动,来挤压滑动块(2)内壁,从而利用导线传递信号,以使外部主机报警。

5.根据权利要求4所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述联动组件(54)包括滑动设置在滑动块(2)内部的滑动框(55),所述压力传感器(52)与滑动框(55)内壁固定连接,所述滑动块(2)内壁上固定连接有阻挡块(56),移动所述滑动框(55),带动压力传感器(52)碰撞阻挡块(56);

6.根据权利要求5所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述辅助组件(61)包括设置在所述阻挡杆(59)一端的两根导杆(62),两根所述导杆(62)一端滑动连接有位移板(63),所述位移板(63)上设置有u形杆(64),所述u形杆(64)上通过轴承转动连接有导轮(65),且所述镂空矩形框(48)一侧固定连接有安装板(66),所述安装板(66)上开设有直滑槽(67),所述导轮(65)位于直滑槽(67)内,且所述安装板(66)上开设有与直滑槽(67)联通的斜滑槽(68),移动所述滑动块(2)带动导轮(65)沿斜滑槽(68)移动,从而带动阻挡杆(59)下移;

7.根据权利要求6所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述外壳(1)内壁上固定连接有安装架(71),所述安装架(71)中部固定连接有空心管(72),所述圆板(47)底端设置有空心轴(73),且所述轴一(41)滑动穿过所述圆板(47)以及空心轴(73),所述空心管(72)内滑动连接有弧形摩擦块(74),且所述空心轴(73)与弧形摩擦块(74)接触相抵,转动所述轴一(41),利用弧形摩擦块(74)锁定圆板(47),从而使滑动块(2)相对圆板(47)移动,当所述监测板(3)移动受阻,继续转动轴一(41),带动圆板(47)转动,以使监测板(3)转动避让。

8.根据权利要求7所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述弧形摩擦块(74)一端通过转轴转动连接有螺杆(75),所述螺杆(75)穿过空心管(72),转动所述螺杆(75)带动弧形摩擦块(74)挤压空心轴(73);

9.根据权利要求8所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述外壳(1)内设置有空心柱体(78),所述外壳(1)上通过绳体吊设有圆球(79),所述圆球(79)位于空心柱体(78)内,且空心柱体(78)与控制器(53)电性连接,所述外壳(1)倾斜,以使圆球(79)接触空心柱体(78)内壁,从而以使控制器(53)接收信号,并利用外部主机报警。

10.根据权利要求9所述的煤矿采空区地表沉降监测装置,其特征在于:所述圆板(47)采用镂空设计,且其内壁滑动连接有圆盘(81),所述空心轴(73)与圆盘(81)固定连接,所述圆盘(81)上固定连接有自锁减速电机(82),且所述自锁减速电机(82)输出轴上固定连接有齿盘(83),所述圆板(47)上等距均匀固定连接有多个与齿盘(83)啮合的齿凸(84),转动所述轴一(41),同时启动所述自锁减速电机(82)周期正反转动,以使所述监测板(3)摆动同时插入土壤;


技术总结
本发明涉及沉降监测技术领域,具体为一种煤矿采空区地表沉降监测装置,包括外壳,还包括有:滑动块,所述滑动块设有多个,并等距均匀分布在外壳内;监测板,所述监测板设置在滑动块一端;驱动组件,所述驱动组件设置在外壳内,且与多块滑动块连接,将外壳放置到监测坑洞内,后利用驱动组件带动多块滑动块相对外壳移动,以使多块监测板插入监测坑洞内壁;利用驱动组件带动监测板移动插入坑洞内壁中,至此安装完成,当外壳周围土壤偏移或沉降,均会带动监测板相对外壳偏转,从而利用监测组件感应,并通过控制器向外部主机发出信号,来报警,本装置精度高,同时布设简单,较为适合大范围的监测应用。

技术研发人员:王成,司化汝,周荣哲
受保护的技术使用者:枣庄矿业(集团)有限责任公司蒋庄煤矿
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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