一种四基点围岩移动传感器的制作方法

本发明涉及矿用设备技术领域，尤其是涉及一种四基点围岩移动传感器。

背景技术：

围岩是指采掘空间周围的岩体，具体说是指隧道周围一定范围内，对洞深的稳定有影响的岩体；而离层则是指采掘空间上方相邻岩层沿层理面产生分离的现象，简单说就是直接顶和老顶之间的相互分离。巷道顶板冒顶灾害是煤矿安全生产面临的重大威胁之一，现有技术中围绕巷道冒顶灾害的监测预警技术开展了大量研究工作。由于煤矿顶板一般为典型层状结构，因此顶板离层量被作为评判巷道冒顶灾害的重要指标数据之一。

现有技术中，井下围岩层监测设备主要是采用围岩离层监测报警仪，将孔内多个固定装置随岩层变化的值通过钢丝绳反映到读数装置上，通过不同层位的位移差，判断出巷道的稳定性。

随着煤矿巷道锚杆支护技术要求的提高，巷道顶板围岩深部位移观测范围不小于巷道跨度的1.5倍，孔内测点数不少于4个。但是，现在煤矿采用的围岩离层监测仪大多只有一个或两个基点，在准确性，实用性，便捷性等方面已无法满足相关规范的要求。

公告号cn2688894y，名称围岩离层监测报警仪，公开了在固定管上连接有机械壳体和电器壳体，在机械壳体内安装左右两个尺轮，与其啮合的两根齿条以及复位弹簧，再将两根带卡爪的细钢绳分别固定在齿条上，由复位弹簧拉紧和复位。电器壳体内安装角传感器，角传感器的转轴插接在尺轮轴上，角传感器导线接在信号变送器输入端，信号变送器输出端接在壳体的信号输出口上，使用时细钢绳的另一端通过卡爪固定在围岩钻孔中。围岩离层时，细钢绳拉动齿条转动，从而带动角传感器转动，输出电位信号，送监测站进行数据处理；

而上述技术方案存在的问题是：(1)安装时两根齿条露在壳体外边，很容易发生碰坏失去作用，所以较适用于安装在围岩顶部而不适用于安装在围岩两侧。即使装在顶部时，也经常被工作人员或维修人员用工具碰到，发生损坏。(2)由于结构的限制，齿条的长度有限，当围岩变形移动较大时，齿条将脱离尺轮缩到钻孔中失去作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种四基点围岩移动传感器，该四基点围岩移动传感器结构合理，不影响正常的使用，且在使用的过程中能够适应不同围岩变形移动的变化；

本发明提供一种四基点围岩移动传感器，包括：

用于获取围岩离层变化距离，并将获取的变化距离进行传递的位移传递组件；

锚杆组件，一端与第一壳体连接；

用于获取位移传递组件传送的变化距离进行动作，并显示变化距离的传送机构，设置第一壳体内，并与位移传递组件连接；

位移传递组件一端依次穿过锚杆组件、第一壳体和传动机构后，置于第一壳体外。

作为进一步的技术方案，位移传递组件包括：

若干锚爪及一端与若干锚爪连接的若干牵引绳；若干牵引绳的另一端依次穿过锚杆组件、第一壳体和传动机构后置于第一壳体外，且与若干储绳盒连接。

作为进一步的技术方案，锚杆组件包括：

导向管，一端与第一壳体连接；且导向管内被隔板分成若干内腔；

固定头，设置在导向管的另一端。

作为进一步的技术方案，导向管的另一端置于巷道中钻孔形成的安装孔中，且安装孔为变径结构，导向管的另一端的直径不小于安装孔的直径。

作为进一步的技术方案，传送机构包括：

若干传送装置，设置在第一壳体内，且在位移传递组件的带动下进行动作，并显示变化距离。

作为进一步的技术方案，传递装置包括：

限位传动组，设置在第一壳体内；

定位张紧柱，设置在第一壳体上，且定位张紧柱上同轴设置有连接轮和刻度轮，且在刻度轮上设置有刻度尺。

作为进一步的技术方案，限位传送组件包括：

若干拉线块，设置在第一壳体内；且在拉线块上设置还有用于固定位移传递组件的若干拉线定位块和若干固定件；

用于使刻度尺动作向第一壳体外部延伸的若干动作装置，设置在若干连接轮上，且与若干拉线块连接。

作为进一步的技术方案，还包括：

用于在传送机构的带动下进行动作，并显示变化距离的电器组件，设置在第一壳体上，并与传送机构连接。

作为进一步的技术方案，电器组件包括：

第二壳体，与第一壳体连接；

变送器电路板，设置在第二壳体内；

若干测距装置，设置在第二壳体内，均与变送器电路板连接，且分别与传送机构连接。

作为进一步的技术方案，第二壳体上活动地设置有显示装置，显示装置与变送器电路板可分离连接。

作为进一步的技术方案，还包括：

蜂鸣器，与变送器电路板连接。

作为进一步的技术方案，还包括：

数据采集器，与电器组件连接。

作为进一步的技术方案，数据采集器与电器组件采用红外连接、蓝牙连接、有线连接或无线网络连接中的一种。

本发明的技术方案合理，通过位移传递组件获取变化距离，并通过传送机构进行位移的读取，能够准确的获取围岩离层的变化距离，且本发明的技术方案中无需使用齿条，避免了现有技术中齿条存在的问题；

另外，本发明的技术方案中包含若干固定基点，因此在实际使用过程中，具有更广测量范围和更准确的测量数据，大大提高煤矿安全监测的准确性。

采用刻度尺从第一壳体露出时带有弹性，不论伸出多长都不怕碰撞，碰倒时自动恢复原状；不仅适合安装在围岩顶部，在围岩任何怕碰的位置都能使用，所以适用于多方位；刻度尺在第一壳体两侧伸出，在安装在围岩顶部更有利于读取数据；刻度尺从第一壳体伸出时和水平方向呈向下的倾角，可以避免水滴顺着刻度尺流入第一壳体内部，导致第一壳体内金属件生锈。

由于采用刻度轮结构，并在刻度轮上设置动作装置，可以根据动作装置的长度来配合离层位移量的变化，不会出现现有技术中尺轮结构失灵的情况；

围岩离层时，通过露在第一壳体外的刻度尺，可以直观的观察到围岩离层的间隙大小，即使警报信号未发出也能引起井下人员的警觉，避免发生事故；

第一壳体和第二壳体在井下方便拆装，不用螺钉，只要扣上就连为一体；拔下电壳，就可单独作为机械显示仪使用；所以实现了机械和电信号双功能报警；

红外数据传输器，还能实现井下现场直接采集数据，方便灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种四基点围岩移动传感器的结构示意图；

图2为传送机构的侧视图；

图3为电器组件内部的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为数据采集器的结构示意图；

图6为第一壳盖的结构示意图。

附图标记说明：

1-位移传递组件；11-锚爪；12-牵引绳；13-储绳盒；

2-锚杆组件；21-导向管；22-隔板；23-固定头；

3-第一壳体；

41-限位传动组；411-拉线块；412-固定件；413-拉线定位块；414-动作装置；42-定位张紧柱；43-连接轮；44-刻度轮；45-刻度尺；46-联轴器；

5-电器组件；51-第二壳体；52-变送器电路板；53-测距装置；54-蜂鸣器；55-电池；56-密封圈；57-窗口；58-密封垫；59-第二壳盖；

6-数据采集器；

7-分线卡；

8-第一壳盖。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，本发明提供一种四基点围岩移动传感器，包括：

位移传递组件1，通过位移传递组件1获取围岩离层变化距离，并将获取的变化距离进行传递；具体的，在使用的过程中在井下巷道钻孔，形成安装孔，并将位移传递组件1置于钻好的孔中，这样便将位移传递组件1固定在离层中；

锚杆组件2一端与第一壳体3连接；一方面进行位移传递组件1的固定，另一方面与传送机构进行连接；该传送机构设置第一壳体3内，并与位移传递组件1连接，通过传送机构获取位移传递组件1传送的变化距离进行动作，并显示变化距离；且，位移传递组件1一端依次穿过锚杆组件2、第一壳体3和传动机构后，置于第一壳体3外。通过位移传递组件1获取变化距离，并通过传送机构进行位移的读取，能够准确的获取围岩离层的变化距离；

其中，

位移传递组件1包括：若干锚爪11及一端与若干锚爪11连接的若干牵引绳12；若干牵引绳12的另一端依次穿过锚杆组件2、第一壳体3和传动机构后置于第一壳体3外，且与若干储绳盒13连接；本发明中，锚爪11和牵引绳12的数量不小于4个，优选的为4个；且4个锚爪11的彼此结构相通；4个牵引绳12的结构相同；为节省篇幅，本发明中仅对其中一锚爪11和牵引绳12进行说明；

实际的使用阶段，根据实际的需要预留牵引绳12的长度，而多余的牵引绳12置于储绳盒13中，当井下巷道钻孔完毕后，将锚爪11置于孔中，与离层接触，进行离层位移的监测；当位移发生变化时，会通过锚爪11带动牵引绳12动作；由于本发明中，设置4个锚爪11和4个牵引绳12，且四个锚爪11的位置不同，这样，当不同位置的离层发生位移时，该位置的锚爪11则会进行动作的同时带动与至相连的牵引绳12动作，这样便能够同时针对多个位置进行监测，提高了整体的监测范围和监测的准确性；

锚杆组件2包括：导向管21和固定头23；该导向管21一端与第一壳体3连接；且导向管21内被隔板22分成若干内腔；固定头23设置在导向管21的另一端；本发明中，导向头上设置有若干通孔，便于牵引绳12穿过，具体的与牵引绳12的数量相同，本发明中优选的为4个；牵引绳12穿过后，再依次穿过导向管21中的内腔后经过传送机构后置于储绳盒13中；而避免牵引绳12之间相互接触影响监测的准确性，本发明中通过隔板22将导向管21分成若干内腔，内腔的的数量与牵引绳12的数量相同；本发明中优选为4个；而隔板22为一体式结构，在本发明中，隔板22的截面为十字星，当然随着内腔的变化，本发明对此不进一步限定，凡是能够将导向管21内分成与牵引绳12数量相同的内腔结构，均落入本申请的保护范围；

另外，在本发明中，导向管的另一端置于巷道中钻孔形成的安装孔中，且安装孔为变径结构，即形成不同孔径的安装孔，导向管21的另一端的直径不小于安装孔的直径；这样导向管21根据不同安装孔的孔径进行调整，以适应不同的安装孔变化；一方面能够便于导向管21内部的结构操作和安装孔内部的机械机构布设，另一方面能够使得导向管21置于安装孔中时是的导向管21与安装孔之间的固定更加牢固；

传送机构包括若干传送装置，该若干传送装置设置在第一壳体3内，且在位移传递组件1的带动下进行动作，并显示变化距离；如图1和图6所示，与第一壳体3对应的设置有第一壳盖8，通过第一壳盖8与第一壳体3的配合进行传送装置的保护，本发明中可以采用多种方式进行第一壳体3和第一壳盖8的连接但本发明中，优选的采用螺栓固定的方式进行第一壳体3和第一壳盖8的连接，这样能够使第一壳体3和第一壳盖8的固定更为牢固；

本发明中，第一壳体3与导向管21的连接位置为凸出结构，这样在连接的过程中可以使导向管21充分的置于第一壳体3内部，进而增加两者之间的连接强度；且第一壳体3为注塑一体成型；

其中，传递装置包括限位传动组41和若干张紧柱，该限位传动组41设置在第一壳体3内；定位张紧柱42设置在第一壳体3上，具体的，定位张紧柱42通过螺栓固定在第一壳体3上；且定位张紧柱42上同轴设置有连接轮43和刻度轮44，且在刻度轮44上设置有刻度尺45；如图1-2所示，当牵引绳12穿过传限位传动组41时，通过限位传动组41对牵引绳12进行固定，当离层发生位移时会带动限位传动组41进行动作，进而使限位传动组41会带动定位张紧柱42上连接轮43转动，通过连接轮43带动刻度轮44旋转，并使得刻度轮44上的刻度尺45向第一壳体3外部动作，形成机械位移；可通过观察机械位移获取离层的真正位移距离；

需要说明的是：刻度尺45缠绕在刻度轮44上，且一端延伸至第一壳体3外部，且延伸到第一壳体3外部的刻度尺45处于倾斜状态，这样，当处于井下作业时，如水滴落入到刻度尺45上，可沿刻度尺45滑落，不会进入到第一壳体3内部，造成第一壳体3内部部件腐蚀；且在本发明中，传送装置为四个；两个为一组，上下设置在第一壳体3内；

在第一壳体3内部，还设置有分线卡7，通过分线卡7进一步的对第一壳体3下部的牵引绳12进行分离，避免彼此之间接触影响监测的效果；优选的，本发明中的牵引绳12为钢丝绳；

限位传送组件包括若干拉线块411和若干动作装置414，该若干拉线块411设置在第一壳体3内；且在拉线块411上设置还有用于固定位移传递组件1的若干拉线定位块413和若干固定件412；若干动作装置414设置在若干连接轮43上，且与若干拉线块411连接，通过动作装置414带动连接轮43动作，并因为连接轮43与刻度轮44通过连接，进而刻度轮44转动，通过刻度轮44带动刻度尺45动作向第一壳体3外部延伸；本发明中若干拉线块411和若干动作装置414的数量与牵引绳12的数量相同，均为4个；

具体的，拉线块411活动地设在第一壳体3内，具体的设置在第一壳体3临近导向管21的凸出位置，且在拉线块411上设置有拉线定位块413；牵引绳12穿设在拉线定位块413内，并通过螺栓对牵引绳12进行固定，使牵引绳12固定在拉线定位块413上；由于拉线定位块413设置在拉线块411上，这样当牵引绳12动作时会间接的带动拉线块411进行动作；而动作装置414设置在拉线块411上，这样当拉线块411动作时会带动动作装置414进行动作，进而实现带动连接轮43转动，并通过连接轮43带动刻度轮44转动，通过刻度轮44带动刻度尺45动作；使刻度尺45向可以壳体外部动作，形成机械位移；

本发明中，优选的动作装置414为卷簧，该卷簧缠绕在连接轮43上，因此在卷簧动作时是带动连接轮43进行动作，进而带动刻度轮44进行动作；

需要说明的是：由于传递装置分两组，每组两个，上下设置在第一壳体3内；图1中的动作装置414的连接关系只体现了上部的两个传递装置的连接关系；而下部的传递装置上，仅为动作装置414与拉线块411连接的一端增长，以满足与下部两个传递装置的连接；具体的仅为动作装置414长度不同，其连接关系和位置关系均相同，为节省篇幅不再进一步赘述；

如图3和图4所示，本发明中还包括电器组件5；该电器组件5，设置在第一壳体3上，并与传送机构连接；通过电器组件5在传送机构的带动下进行动作，并显示变化距离；具体的，电器组件5会伴随传递装置同时进行动作，产生电位移信号，供后续获取使用；

其中，

电器组件5包括；第二壳体51、变送器电路板52和若干测距装置53，该第二壳体51与第一壳体3连接，本发明中，第一壳体51和第一壳体3采用定位柱和定位孔插接的方式进行固定；变送器电路板52设置在第二壳体51内；若干测距装置53设置在第二壳体51内，均与变送器电路板52连接，且分别与传送机构连接；本发明中，优选的测距装置53为角传感器，且角传感器的数量为4个，与连接轮43相对设在，这样当通过联轴器46连接后才能分别带动角传感器进行动作；

另外，配合第二壳体51还设置有第二壳盖59；该第二壳盖59与第二壳体51之间通过螺栓进行固定；，且在第二壳体51和第二壳盖59之间设置有密封垫58；通过密封垫58进行第二壳体51和第二壳盖59之间的密封；

另外，连接轮43上设置有联轴器46，通过联轴器46将连接轮43与角传感器进行连接，这样当连接轮43转动时会带动角传感器同时转动，进而通过角传感器获取离层产生的位移，并形成位移信号，该位移信号会被变送器电路板52获取，并转换成电信号；另外，电器组件5中的电池55安装电器壳体的凹槽内，变送器电路板52的接口出还设置有密封圈56，避免经该接口处有杂物进入到第二壳体51内；且在第二壳体51上活动地设置有显示装置，显示装置与变送器电路板52可分离连接，具体的，显示装置包括显示壳体，该显示壳体上设置有窗口57，在使用时可以根据需要将显示壳体与第二壳体51分离，即显示壳体与第二壳体51可拆卸连接，且在窗口57的位置上设置有显示板，且显示板上设置有数码管，被变送器电路板52转换后的电信号会发送到显示板的数码管上，并通过数码管进行显示；而在需要查看数据时，可以将显示壳体与第二壳体51分离，便于进行查看，尤其是本发明的技术方案置于高处(如巷道顶板)时，可以通过将显示壳体与第二壳体51分离后，通过操作人员手持的方式对数码管显示的结果进行读数；

而为了更好的进行数据获取，本发明中，优选的设置有数据采集器6，该数据采集器6与电器组件5连接；具体的，数据采集器6与电器组件5采用红外连接、蓝牙连接、有线连接或无线网络连接中的一种；本发明中，优选的使用红外连接；另外，在窗口57上显示装置上还布置有接收红外二极管和发射红外二极管，通接收红外二极管和发送红外二极管与数据采集器6之间进行通讯，进而将电信号发送的数据采集器6上，通过数据采集器6获取离层位移的距离，当然数据采集器6还可以与井上控制系统连接，便于分析数据；

为进一步获取位移数据，并在位移变化量较大时进行报警，因此，本发明中，优选的设置有蜂鸣器54，该蜂鸣器54与变送器电路板52连接，这样当不同测距装置53产生离层位移过大时，则通过蜂鸣器54进行报警。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。