1.一種采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置,其特征在于,它由采空區(qū)頂板沉降測量部分、多套覆巖深部位移測量部分和殼體組成。
所述的殼體是一個(gè)筒狀結(jié)構(gòu),主要包括用于隨采空區(qū)頂板沉降移動的內(nèi)筒和用于保護(hù)和支撐內(nèi)筒的保護(hù)筒,保護(hù)筒底部固定在底座上,保護(hù)筒腔內(nèi)底部安置有平衡彈簧,平衡彈簧頂部頂在內(nèi)筒底部,內(nèi)筒頂部設(shè)有端蓋,要求平衡彈簧一直處于壓縮狀態(tài),使內(nèi)筒始終與頂板接觸,隨頂板在保護(hù)筒內(nèi)發(fā)生同步移動;內(nèi)筒和保護(hù)筒間設(shè)有密封圈;
所述的頂板沉降量測量部分,是在保護(hù)筒腔內(nèi)壁固定有第一光柵尺位移傳感器,第一光柵尺位移傳感器用于檢測采空區(qū)頂板沉降位移;第一光柵尺位移傳感器的光柵讀數(shù)頭固定于處在保護(hù)筒腔內(nèi)的那段內(nèi)筒外壁,第一光柵尺位移傳感器的標(biāo)尺光柵固定于保護(hù)筒內(nèi)壁;第一光柵尺位移傳感器底端連接有第一無線通信模塊,第一無線通信模塊將第一光柵尺位移傳感器信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸至接收主機(jī);
所述的覆巖深部位移量測量部分,是在內(nèi)筒腔內(nèi)壁固定有第二光柵尺位移傳感器,第二光柵尺位移傳感器用于檢測覆巖深部位移;第二光柵尺位移傳感器的光柵讀數(shù)頭與鋼絲繩連接固定,第二光柵尺位移傳感器的標(biāo)尺光柵固定于內(nèi)筒內(nèi)壁,隨內(nèi)筒移動與光柵讀數(shù)頭發(fā)生相對移動;第二光柵尺位移傳感器底端連接有第二無線通信模塊;在內(nèi)筒內(nèi)壁上固定有鋼絲繩回彈裝置,回彈裝置處于第二無線通信模塊下方,回彈裝置的鋼絲繩向上拉出自由穿過內(nèi)筒端蓋后再連接一個(gè)用于確定測量基點(diǎn)的錨爪。
2.如權(quán)利要求1所述的采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置,其特征在于,第一和第二無線通信模塊將傳感器的電信號分析轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送至接收主機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置,其特征在于,接收主機(jī)將收到的數(shù)據(jù)處理后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)浇邮战K端。
4.如權(quán)利要求1所述的采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置,其特征在于,內(nèi)筒與頂蓋通過緊固螺釘連接。
5.如權(quán)利要求1所述的采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置,其特征在于,回彈裝置通過緊固螺釘固定于內(nèi)筒腔內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置,其特征在于,在保護(hù)筒壁上設(shè)有定位螺釘,定位螺釘穿透保護(hù)筒壁頂在內(nèi)筒外壁。
7.一種利用權(quán)利要求1-6任一所述的采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置對頂板沉降量和覆巖位移量同步測量的方法,具體步驟如下:
第一步:鉆取鉆孔
采空區(qū)充填之前,在待測點(diǎn)頂板鉆取垂直鉆孔,孔深根據(jù)覆巖情況及監(jiān)測要求確定;
第二步:安裝裝置
在采空區(qū)待監(jiān)測區(qū)清理出作業(yè)空間,將采空區(qū)頂板多點(diǎn)位移同步測量裝置放置于待測區(qū)底板,拉出所有覆巖深部位移量測量部分的鋼絲繩,將鋼絲繩的錨爪一一伸入鉆孔,固定于鉆孔內(nèi)部各個(gè)測點(diǎn);
第三步:固定裝置
松開定位螺釘,提升內(nèi)筒,使內(nèi)筒端蓋與采空區(qū)頂板接觸,然后將底座通過錨栓固定于采空區(qū)底板上;
第四步:確定頂板沉降量和覆巖位移量
設(shè)初始狀態(tài)下檢測頂板表面沉降的第一光柵尺位移傳感器讀數(shù)為l0,連接有錨爪的多個(gè)第二光柵尺位移傳感器讀數(shù)分別為l1,l2,…ln,測量后的第一光柵尺位移傳感器讀數(shù)為l0',多個(gè)第二光柵尺位移傳感器讀數(shù)分別為l1',l2',…ln',則第j個(gè)錨爪和第k個(gè)錨爪固定點(diǎn)間的覆巖離層距離hjk=|(lj'-lj)-(lk'-lk)|,頂板至第j個(gè)錨爪固定點(diǎn)間的覆巖位移量為hj0=(lj'-lj)-(l0'-l0),頂板沉降量L=l0'-l0;
上述n代表第二光柵尺位移傳感器的個(gè)數(shù),j、k代表其中兩個(gè)傳感器對應(yīng)的兩個(gè)錨爪。