一种采空区顶板多点位移同步测量装置及其测量方法与流程

技术特征：

1.一种采空区顶板多点位移同步测量装置，其特征在于，它由采空区顶板沉降测量部分、多套覆岩深部位移测量部分和壳体组成。

所述的壳体是一个筒状结构，主要包括用于随采空区顶板沉降移动的内筒和用于保护和支撑内筒的保护筒，保护筒底部固定在底座上，保护筒腔内底部安置有平衡弹簧，平衡弹簧顶部顶在内筒底部，内筒顶部设有端盖，要求平衡弹簧一直处于压缩状态，使内筒始终与顶板接触，随顶板在保护筒内发生同步移动；内筒和保护筒间设有密封圈；

所述的顶板沉降量测量部分，是在保护筒腔内壁固定有第一光栅尺位移传感器，第一光栅尺位移传感器用于检测采空区顶板沉降位移；第一光栅尺位移传感器的光栅读数头固定于处在保护筒腔内的那段内筒外壁，第一光栅尺位移传感器的标尺光栅固定于保护筒内壁；第一光栅尺位移传感器底端连接有第一无线通信模块，第一无线通信模块将第一光栅尺位移传感器信号转换为数字量并传输至接收主机；

所述的覆岩深部位移量测量部分，是在内筒腔内壁固定有第二光栅尺位移传感器，第二光栅尺位移传感器用于检测覆岩深部位移；第二光栅尺位移传感器的光栅读数头与钢丝绳连接固定，第二光栅尺位移传感器的标尺光栅固定于内筒内壁，随内筒移动与光栅读数头发生相对移动；第二光栅尺位移传感器底端连接有第二无线通信模块；在内筒内壁上固定有钢丝绳回弹装置，回弹装置处于第二无线通信模块下方，回弹装置的钢丝绳向上拉出自由穿过内筒端盖后再连接一个用于确定测量基点的锚爪。

2.如权利要求1所述的采空区顶板多点位移同步测量装置，其特征在于，第一和第二无线通信模块将传感器的电信号分析转化为数字量，通过无线传输的方式发送至接收主机。

3.如权利要求1所述的采空区顶板多点位移同步测量装置，其特征在于，接收主机将收到的数据处理后通过以太网传输的方式传输到接收终端。

4.如权利要求1所述的采空区顶板多点位移同步测量装置，其特征在于，内筒与顶盖通过紧固螺钉连接。

5.如权利要求1所述的采空区顶板多点位移同步测量装置，其特征在于，回弹装置通过紧固螺钉固定于内筒腔内。

6.如权利要求1所述的采空区顶板多点位移同步测量装置，其特征在于，在保护筒壁上设有定位螺钉，定位螺钉穿透保护筒壁顶在内筒外壁。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的采空区顶板多点位移同步测量装置对顶板沉降量和覆岩位移量同步测量的方法，具体步骤如下：

第一步：钻取钻孔

采空区充填之前，在待测点顶板钻取垂直钻孔，孔深根据覆岩情况及监测要求确定；

第二步：安装装置

在采空区待监测区清理出作业空间，将采空区顶板多点位移同步测量装置放置于待测区底板，拉出所有覆岩深部位移量测量部分的钢丝绳，将钢丝绳的锚爪一一伸入钻孔，固定于钻孔内部各个测点；

第三步：固定装置

松开定位螺钉，提升内筒，使内筒端盖与采空区顶板接触，然后将底座通过锚栓固定于采空区底板上；

第四步：确定顶板沉降量和覆岩位移量

设初始状态下检测顶板表面沉降的第一光栅尺位移传感器读数为l₀，连接有锚爪的多个第二光栅尺位移传感器读数分别为l₁,l₂,…l_n，测量后的第一光栅尺位移传感器读数为l₀'，多个第二光栅尺位移传感器读数分别为l₁',l₂',…l_n'，则第j个锚爪和第k个锚爪固定点间的覆岩离层距离h_jk＝|(l_j'-l_j)-(l_k'-l_k)|，顶板至第j个锚爪固定点间的覆岩位移量为h_j0＝(l_j'-l_j)-(l₀'-l₀)，顶板沉降量L＝l₀'-l₀；

上述n代表第二光栅尺位移传感器的个数，j、k代表其中两个传感器对应的两个锚爪。