一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103528563103528563A(43)申请公布日2014.01.22(21)申请号201310500677.7(22)申请日2013.10.22(71)申请人安徽理工大学地址232001安徽省淮南市舜耕中路168号(72)发明人李重情刘泽功刘健盛恒郭忠凯王祥春(51)Int.Cl.G01C5/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图4页附图4页(54)发明名称一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法(57)摘要本发明公开了一种采空区塌陷区沉陷监测系统及方法，属于矿区环境治理领域。从地面打监测孔洞直至采空区底板，在孔洞底部布置钢基座护筒，并通过环形凸起在结构胶或水泥砂浆作用下锚固于围岩；常速沉陷层护筒、慢速沉陷层护筒和微速沉陷层护筒分别通过密封圈和滚珠与钢基座护筒层层相互嵌套，并通过环形凸起与所属层锚固；然后通过第一固定端和第一卷尺、第二固定端和第二卷尺、第三固定端和第三卷尺，借助地面滑轮和配重秤砣组合结构来读取各层的沉陷数值，实现对采空塌陷区的监测。本发明能实时、连续、小尺度地监测采空塌陷区的沉陷发展，对矿区环境治理提供有力支持。CN103528563ACN1035286ACN103528563A权利要求书1/2页1.一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，该系统由监测孔洞（1）、钢基座护筒（2）、环形凸起（3）、防护片（4）、密封圈（5）、滚珠（6）、常速沉陷层护筒（7）、垫片（8）、第一固定端（9）、第一卷尺（10）、慢速沉陷层护筒（11）、第二固定端（12）、第二卷尺（13）、微速沉陷层护筒（14）、第三固定端（15）、第三卷尺（16）、支撑钢杆（17）、滑轮（18）、小指针（19）、配重秤砣（20）、环形钢圈（21）、圆锥顶盖（22）组成。所述监测孔洞（1）位于煤矿采空区底板上，钢基座护筒（2）位于监测孔洞（1）底部；所述环形凸起（3）分别焊接在钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）上，并通过结构胶或水泥砂浆作用分别锚固于各自对应的层位中；所述钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）顶部有防护片（4）；所述常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）通过密封圈（5）和滚珠（6）分别嵌套于钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）中；所述常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）底部设有垫片（8）；所述第一固定端（9）和第二固定端（12）分别焊接在常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）底部，第三固定端（15）焊接在微速沉陷层护筒（14）的中上部；所述第一卷尺（10）、第二卷尺（13）、第三卷尺（16）一端分别固定在第一固定端（9）、第二固定端（12）和第三固定端（15）上，另一端通过滑轮（18）与配重秤砣（20）连接；所述小指针（19）固定于配重秤砣（20）上面的滑轮（18）旁边；所述微速沉陷层护筒（14）顶端焊接支撑钢杆（17），在支撑钢杆（17）顶部焊接环形钢圈（21），圆锥顶盖（22）置于环形钢圈（21）上。所述监测方法为：1）从地面打监测孔洞（1）直至采空区底板，在监测孔洞（1）底部布置钢基座护筒（2），并通过焊接于其上的环形凸起（3）在结构胶或水泥砂浆作用下锚固在围岩中；2）常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）分别通过密封圈（5）和滚珠（6）与钢基座护筒（2）之间层层相互嵌套，并各自通过环形凸起（3）与所属层锚固；3）分别通过第一固定端（9）和第一卷尺（10）、第二固定端（12）和第二卷尺（13）、第三固定端（15）和第三卷尺（16），借助地面滑轮（18）和配重秤砣（20）组合结构实现实时、连续、小尺度（毫米级）地读取采空塌陷区中常速沉陷层、慢速沉陷层及微速沉陷层的沉陷数值，得到沉陷变化趋势图和不同时间间隔的沉陷量等监测资料。2.根据权利要求1所述的一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，所述监测孔洞（1）的直径要大于等于300mm；所述钢基座护筒（2）的直径为200mm，高度为冒落带和裂隙带之和；所述常速沉陷层护筒（7）的直径为195mm，慢速沉陷层护筒（11）的直径为190mm，微速沉陷层护筒（14）的直径为185mm，各护筒均由不锈钢材料制成。3.根据权利要求1或2所述的一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，所述钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）及微速沉陷层护筒（14）外侧焊接的环形凸起（3）至少为3圈；所述密封圈（5）为橡胶密封圈，滚珠（6）是直径为