巷道表层位移监测装置的制作方法

本发明涉及巷道表层位移监测领域。更具体地说，本发明涉及一种巷道表层位移监测装置。

背景技术：

锚杆支护是煤矿巷道主要支护方式，我国国有重点煤矿锚杆支护率已超过80％。锚杆支护经历了从低强度、高强度到高预应力、强力支护的发展过程。支护过程中，在巷道顶板中按照预定的间排距，安装不同数量的锚杆，在煤矿应力和锚杆共同作用下，在巷道顶板表面呈现凹凸不平。巷道表面的凹凸不平，随着掘进、时间等动态的变化。监测巷道表面的位移(凹凸不平)动态变化过程，有助理解锚杆对围岩体支护作用，研究锚杆支护作用机理。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种能够实时监测巷道表面形变的巷道表层位移监测装置。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种巷道表层位移监测装置，包括：

框架，其平行于巷道顶部设置，所述框架的一对相对的边之间连接有多根支撑杆，所述支撑杆与所述框架的另一对相对的边平行，且所述支撑杆可沿所述框架的一对相对的边的长度方向移动，每一支撑杆上设置有多个可沿支撑杆的长度方向移动的固定件；

多个位移传感器，每一位移传感器通过一固定件连接在所述支撑杆上，所述位移传感器垂直设置在巷道顶部与框架间，且所述位移传感器的测量端与巷道顶部接触。

优选的是，所述框架的一对相对的边上对称开设有多对沿所述框架的一对相对的边的长度方向的第一通孔，所述支撑杆的两端均开设有第一圆孔，所述第一通孔的宽度与所述第一圆孔的直径相同，所述第一通孔的长度大于所述第一圆孔的直径，所述支撑杆两端的第一圆孔分别对应在一对第一通孔上，并通过一同时穿过所述第一通孔和第一圆孔的螺栓将支撑杆与框架连接。

优选的是，所述支撑杆为角钢，所述角钢的一个面平行紧贴所述框架，所述角钢的另一个面与所述框架所在平面垂直，在所述角钢的另一个面上开设有多对沿所述角钢长度方向的第二通孔；

所述固定件为一几字形凹槽，在所述几字形凹槽的槽口所连接的一对板面上分别开设有第二圆孔，所述第二通孔的宽度与所述第二圆孔的直径相同，所述第二通孔的长度大于所述第二圆孔的直径，所述几字形凹槽的槽口所连接的一对板面紧贴所述角钢的另一个面，且一对板面上各自的第二圆孔分别对应在一对第二通孔上，并通过一同时穿过所述第二通孔和第二圆孔的螺栓将固定件与支撑杆连接，所述位移传感器卡设在所述几字形凹槽内。

优选的是，所述几字形凹槽的槽底板面上开设有螺纹孔，所述螺纹孔中设置一与所述螺纹孔匹配且穿至所述几字形凹槽内的螺栓以固定位移传感器。

优选的是，所述框架的另一对相对的边的中心分别设置有一吊耳，所述吊耳为等腰三角形的板块，所述板块与所述框架位于同一平面，且所述板块的底边连接在所述框架上，所述板块底边的中心线与框架的另一对相对的边的中心线重合，在所述板块上开设有沿所述板块底边的中心线的吊孔，所述板块的顶角为圆角。

优选的是，所述支撑杆为长条状钢板，所述钢板的两端具有磁性，所述框架的材质为钢材，所述钢板两端分别吸附在所述框架的一对相对的边，并且板面与所述框架所在平面平行。

优选的是，所述钢板的板面上连接有沿所述钢板长度方向设置的第一方筒，所述第一方筒的两端封闭，所述第一方筒的一侧竖壁上开设有沿所述钢板长度方向的第三通孔，所述第三通孔位于所述第一方筒的一侧竖壁的中心，所述第一方筒的另一侧竖壁上开设有沿所述钢板长度方向的第四通孔，所述第四通孔位于所述第一方筒的另一侧竖壁的中心，所述第三通孔的长度与所述第四通孔的长度相同，所述第三通孔的宽度大于所述第四通孔的宽度；

所述固定件包括：

第二方筒，其内部设置所述位移传感器，所述第二方筒的一侧外壁中心设置有连接轴，所述连接轴的直径与所述第四通孔的宽度相同，所述连接轴从所述第四通孔中穿过且末端刚好抵达第三通孔中；

抵板，其为矩形，所述抵板的宽度与所述第三通孔的宽度相同且厚度与所述第一方筒的一侧竖壁厚度相同，所述抵板设置于所述第三通孔内且板面与所述第一方筒的一侧竖壁处于同一平面，所述抵板的中心设置有一贯穿的沉孔，所述连接轴刚好穿过所述沉孔的小直径部分，并在所述连接轴的末端连接一与所述沉孔大直径部分相匹配的圆块；

弹簧，其绕设在所述连接轴外围，且所述弹簧的两自由端分别抵触在所述抵板和所述第一方筒的另一侧竖壁上。

本发明至少包括以下有益效果：

1、能够在一个面范围内监测巷道表层的位移状况，相比于传统的单点监测更加全面完善，更能准确的分析巷道表层位移规律，以便设计更安全的锚杆支护形式，为矿工提供更多的安全保障。

2、相比与传统的在巷道表层打孔放置传感器监测，本发明提供巷道表层位移监测装置使用起来更为便捷，省去了打孔工序，同时也减少了打孔过程对巷道周边岩层的影响，使监测结果更为准确。

3、位移传感器在其安放框架上可移动设计，使得位移传感器能够根据锚杆位置调整合适的监测位置，也能在监测过程细微调节位移传感器位置以获得更多不同监测点的数据，使得工作人员对巷道表层位移规律掌握的更为全面细致。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明所述支撑杆与固定件的某一实施例的结构示意图；

图3为本发明所述第一方筒的结构示意图；

图4为本发明所述固定件的另一实施例的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中所述固定件的移动状态剖面结构示意图；

图6为本发明另一实施例中所述固定件的固定状态剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。

如图1所示，本发明提供一种巷道表层位移监测装置，包括：

框架1，其平行于巷道顶部设置，所述框架1可以通过连接于锚杆支护的锚索悬挂于巷道顶部下方，也可以使用支柱顶升框架1使框架1设置于巷道顶部下方，所述框架1的一对相对的边之间连接有多根支撑杆2，所述支撑杆2与所述框架1的另一对相对的边平行，且所述支撑杆2可沿所述框架1的一对相对的边的长度方向移动，所述支撑杆2具体的移动设置方式可以是：在所述支撑杆2两端设置滑块，在所述框架1的一对相对的边上设置沿这一对相对的边的长度方向的滑槽，所述支撑杆2两端的滑块滑动连接在所述框架1上的滑槽内，又或者是：在所述支撑杆2两端设置磁石，所述框架1用钢材制作，支撑杆2就能在所述框架1上移动或固定。每一支撑杆2上设置有多个可沿支撑杆2的长度方向移动的固定件3，所述固定件3可以是一个方筒，所述位移传感器4设置在所述方筒内，所述方筒下端连接一滑块，所述支撑杆2上设置有沿支撑杆2长度方向的滑槽，所述方筒上的滑块滑动连接在支撑杆2上的滑槽内，或者所述固定件3是一块钢板，所述位移传感器4通过胶体粘接在所述钢板上，所述钢板两端设置有磁石，所述支撑杆2用钢材制作，钢板就能在所述支撑杆2上移动或固定；

多个位移传感器4，每一位移传感器4通过一固定件3连接在所述支撑杆2上，所述位移传感器4垂直设置在巷道顶部与框架1间，且所述位移传感器4的测量端与巷道顶部接触。

上述实施例在使用过程中，先确定需要监测的巷道表层位置，再根据该位置锚杆的分布状况移动调整支撑杆2和固定件3，使位移传感器4刚好均匀分布于多根锚杆围成的封闭区域内，接着将每一位移传感器4均连接到同一显示器，然后调整位移传感器4的测量端，使其与巷道顶部接触，接通显示器电源后就能从显示器上读出所有位移传感器4的读数，每隔一段时间记录下每一位移传感器4读数就能得知该被监测的巷道表层的位移变化状况。本实施例能够在一个面范围内监测巷道表层的位移状况，相比于传统的单点监测更加全面完善，更能准确的分析巷道表层位移规律，以便设计更安全的锚杆支护形式，为矿工提供更多的安全保障，同时，相比与传统的在巷道表层打孔放置传感器监测，本实施例使用起来更为便捷，省去了打孔工序，也减少了打孔过程对巷道周边岩层的影响，使监测结果更为准确，另外，本实施例中位移传感器4在其安放框架1上可移动设计，使得位移传感器4能够根据锚杆位置调整合适的监测位置，也能在监测过程细微调节位移传感器4位置以获得更多不同监测点的数据，使得工作人员对巷道表层位移规律掌握的更为全面细致

在另一实施例中，所述框架1的一对相对的边上对称开设有多对沿所述框架1的一对相对的边的长度方向的第一通孔7，所述支撑杆2的两端均开设有第一圆孔8，所述第一通孔7的宽度与所述第一圆孔8的直径相同，所述第一通孔7的长度大于所述第一圆孔8的直径，所述支撑杆2两端的第一圆孔8分别对应在一对第一通孔7上，并通过一同时穿过所述第一通孔7和第一圆孔8的螺栓将支撑杆2与框架1连接。本实施例在使用过程中，松动螺栓就能移动所述支撑杆2，当支撑杆2位置调整好之后，紧固螺栓即可将支撑杆2与框架1固定连接，这样设置连接强度高，能确保在监测过程中，支撑杆2不发生滑移，被监测点保持位置不变，监测结果准确可靠。

在另一实施例中，如图2所示，所述支撑杆2为角钢5，所述角钢5的一个面平行紧贴所述框架1，所述角钢5的另一个面与所述框架1所在平面垂直，在所述角钢5的另一个面上开设有多对沿所述角钢5长度方向的第二通孔9；

所述固定件3为一几字形凹槽6，在所述几字形凹槽6的槽口所连接的一对板面上分别开设有第二圆孔10，所述第二通孔9的宽度与所述第二圆孔10的直径相同，所述第二通孔9的长度大于所述第二圆孔10的直径，所述几字形凹槽6的槽口所连接的一对板面紧贴所述角钢5的另一个面，且一对板面上各自的第二圆孔10分别对应在一对第二通孔9上，并通过一同时穿过所述第二通孔9和第二圆孔10的螺栓将固定件3与支撑杆2连接，所述位移传感器4卡设在所述几字形凹槽6内。本实施例在使用过程中，松动螺栓就能移动所述固定件3，当固定件3位置调整好之后，紧固螺栓即可将固定件3与支撑杆2固定连接，这样设置连接强度高，能确保在监测过程中，固定件3不发生滑移，被监测点保持位置不变，监测结果准确可靠。

在另一实施例中，所述几字形凹槽6的槽底板面上开设有螺纹孔11，所述螺纹孔11中设置一与所述螺纹孔11匹配且穿至所述几字形凹槽6内的螺栓以固定位移传感器4，这样能够调节螺栓施加给位移传感器4的压力，确保位移传感器4牢牢固定在所述几字形凹槽6内不发生上下移动，巷道表层被监测点的位移能够准确传递给位移传感器4的测量端，测量结果准确可靠，

在另一实施例中，所述框架1的另一对相对的边的中心分别设置有一吊耳，所述吊耳为等腰三角形的板块12，所述板块12与所述框架1位于同一平面，且所述板块12的底边连接在所述框架1上，所述板块12底边的中心线与框架1的另一对相对的边的中心线重合，在所述板块12上开设有沿所述板块12底边的中心线的吊孔13，所述板块12的顶角为圆角。本实施例在使用过程中，将连接在锚杆支护上的锚索穿过吊孔13就能将框架1悬挂于巷道顶部下方，相比于用支柱顶升框架1，这样更节省空间，且不会阻碍工作人员在巷道中行走。

在另一实施例中，所述支撑杆2为长条状钢板，所述钢板的两端具有磁性，所述框架1的材质为钢材，所述钢板两端分别吸附在所述框架1的一对相对的边，并且板面与所述框架1所在平面平行，这样支撑杆2活动起来比较方便，同时连接稳定性也比较高。

在另一实施例中，如图3～6所示，所述钢板的板面上连接有沿所述钢板长度方向设置的第一方筒14，所述第一方筒14的两端封闭，所述第一方筒14的一侧竖壁上开设有沿所述钢板长度方向的第三通孔15，所述第三通孔15位于所述第一方筒14的一侧竖壁的中心，所述第一方筒14的另一侧竖壁上开设有沿所述钢板长度方向的第四通孔16，所述第四通孔16位于所述第一方筒14的另一侧竖壁的中心，所述第三通孔15的长度与所述第四通孔16的长度相同，所述第三通孔15的宽度大于所述第四通孔16的宽度；

所述固定件3包括：

第二方筒17，其内部设置所述位移传感器4，所述第二方筒17的一侧外壁中心设置有连接轴18，所述连接轴18的直径与所述第四通孔16的宽度相同，所述连接轴18从所述第四通孔16中穿过且末端刚好抵达第三通孔15中；

抵板19，其为矩形，所述抵板19的宽度与所述第三通孔15的宽度相同且厚度与所述第一方筒14的一侧竖壁厚度相同，所述抵板19设置于所述第三通孔15内且板面与所述第一方筒14的一侧竖壁处于同一平面，所述抵板19的中心设置有一贯穿的沉孔，所述连接轴18刚好穿过所述沉孔的小直径部分，并在所述连接轴18的末端连接一与所述沉孔大直径部分相匹配的圆块；

弹簧20，其绕设在所述连接轴18外围，且所述弹簧20的两自由端分别抵触在

所述抵板19和所述第一方筒14的另一侧竖壁上。

上述实施例在使用过程中，通过在第三通孔中移动抵板，使得抵板带动第二方筒沿钢板长度方向移动，当第二方筒中的位移传感器到达指定位置后，下压并转动抵板，使抵板两端卡入第一方筒内，弹簧被压缩后会给抵板施加压力，使抵板固定在第一方筒中，这样不仅可以使固定件牢固的固定在指定的位置，而且在固定件需要移动时也无松动螺栓等繁琐操作，方便工作人员使用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。