一种采空区上覆岩层动态监测装置的制作方法

本实用新型属于采矿工程监测技术领域，具体涉及一种采空区上覆岩层动态监测装置。

背景技术：

传统煤矿采空区上覆岩层变形监测装置主要为插入式沉降监测装置，测头需要插入钻孔底对岩体进行沉降观测，但是实际采空区上覆岩层变形特征主要以岩体裂隙发育后形成的三带(弯曲带，裂隙带和冒落带)为主，传统插入式沉降监测装置局限于钻孔底部的监测，采集数据为定期读取数值，地层变形分区需要通过钻进反应及钻孔漏水量的大小来判断裂隙发育情况，传统上覆岩层监测方法受钻探工艺、钻探经验及沉降监测装置局限性影响，需要井下高压注水，效率低，成本高，监测工艺脱节，不能反应出岩体内部动态变形信息。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，以减少工作量、降低成本、提高工作效率、实时监测及采集采空区上覆岩层整体变形动态信息。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种采空区上覆岩层动态监测装置，所述装置包括：变形动态监测系统和数据采集系统；

所述变形动态监测系统位于采空区上覆岩层的内部，所述变形监测系统包括受力杆，所述受力杆位于所述采空区上覆岩层的岩体的钻孔中与所述数据采集系统连接，用于监测所述岩体的动态变化；

所述数据采集系统位于所述采空区上覆岩层的上面，所述数据采集系统与所述变形动态监测系统连接，用于采集所述变形动态监测系统所监测到的数据信息。

根据上述的采空区上覆岩层动态监测装置，作为优选，所述变形动态监测系统还包括填充层；

所述填充层包裹所述受力杆并与所述钻孔的内壁接触，用于稳固所述受力杆。

根据上述的采空区上覆岩层动态监测装置，作为优选，所述填充层包括：水泥填充层和细砂填充层；

所述水泥填充层和所述细砂填充层包裹所述受力杆，所述水泥填充层和所述细砂填充层上下两端接触，且分层间隔设置。

根据上述的采空区上覆岩层动态监测装置，作为优选，所述数据采集系统包括：数据采集器、电源和数据发送系统；

所述数据采集器与所述受力杆连接，所述数据采集器采集所述受力杆所监测到的所述岩体内部变化的信息，所述数据发送系统与所述数据采集器连接，用于发送所述数据采集器所采集到的数据信息，所述电源与所述数据采集器和所述数据发送系统连接，为其提供电力保障。

根据上述的采空区上覆岩层动态监测装置，作为优选，所述电源为太阳能供电模块。

根据上述的采空区上覆岩层动态监测装置，作为优选，所述数据发送系统为卫星天线。

根据上述的采空区上覆岩层动态监测装置，作为优选，所述数据采集器与所述数据发送系统之间的连接为有线连接。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型提供一种采空区上覆岩层动态监测装置，该装置包括变形动态监测系统和数据采集系统，变形动态监测系统深入采空区上覆岩层的内部，能监测到岩体内部不同深度动态变形信息，数据采集系统能将变形监测系统监测到的信息实时采集并发送到终端系统，工作人员可以根据终端实时观测到岩体的内部变化，本实用新型解决了传统插入式沉降监测装置局限于钻孔底部的监测，本实用新型降低了成本，减少工作量，提高了工作效率，实时监测及采集采空区上覆岩层整体变形动态信息。

附图说明

图1为本实用新型实施中动态监测装置结构示意图。

图中：

1、岩体；2、数据采集器；3、电源；4、钻孔；5、水泥填充层；6、细砂填充层；7、受力杆。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种采空区上覆岩层动态监测装置，该装置包括变形动态监测系统和数据采集系统，变形动态监测系统位于采空区上覆岩层的内部，用于监测岩体1内部的动态变化，数据采集系统位于采空区上覆岩层的上面，数据采集系统与变形动态监测系统连接，用于采集所述变形动态监测系统所监测到的数据信息，变形动态监测包括受力杆7，受力杆7位于岩体1的钻孔4中与数据采集系统连接，用于监测岩体1的动态变化，岩体1的内部没有产生形变时，受力杆7的周围所受到的力是稳定不变的，当岩体1内部发生形变时，会产生力的变化，受力杆7的周围所监测的力的数据就会发生改变，产生变化的数据就会通过受力杆7传到数据采集系统，数据采集系统就会对产生的数据变化进行分析从而确定覆岩层4内部产生形变的具体位置。

采空区上覆岩层发生变形时，变形动态监测系统会监测到岩体1的变形信息，同时数据采集系统将采集到的岩体1内部的变形信息发送到终端设备，工作人员可以通过终端设备实时观测采空区上覆岩层的变形动态信息，提高了工作人员的工作效率，减少了工作量。

进一步，变形动态监测系统包括填充层，钻孔4深入岩体1的内部，钻至采空区的上方，受力杆7放入钻孔4内并深入至钻孔4的底部，用于监测岩体1的变形所产生的力的变化，受力杆7贯穿整个采空区上覆岩层，岩体1内部不同深度的动态变形都可以监测到，填充层包裹受力杆7并与钻孔4的内壁接触，用于稳固受力杆7，同时使得受力杆7和岩体1形成一个整体，更加灵敏的监测到岩体1内部的动态变形。

进一步，本实用新型实施例中填充层为水泥填充层5和细砂填充层6，水泥填充层5和细砂填充层6包裹受力杆7，水泥填充层5和细砂填充层6上下两端接触，且分层间隔设置，根据岩体地层的实际情况，本实施例中对于水泥填充层5和细砂填充层6的层数及厚度不做进一步限定。

当采空区上覆岩层4发生变形时，使得水泥填充层5和细砂填充层6发生位移，不同深度的水泥填充层5带动受力杆发生位移，而细砂填充层6属于流动体位移有限，水泥填充层5的变形信息就被受力杆7监测到，可以根据水泥填充层5所在覆岩层4的深度及位置判断出岩体14发生变形的情况。具体而言，水泥填充层5包裹受力杆7并且与钻孔4的内部接触，这样受力杆7就固定在了岩体1的岩壁上和岩体1连接成一个整体，当岩体1发生变形时就会使受力杆7也产生变换，使用细砂填充层6将水泥填充层5进行分层，当受力杆7发生弯曲或者拉伸变化时，不至于水泥填充层5影响变化，同时起到分段监测的效果，若没有细砂填充层6，岩体1某位置发生变形，则整体都会发生变形，不能区分出岩体1内部发生变形的具体深度及位置。

进一步，数据采集系统包括数据采集器2、电源3、数据发送系统，数据采集器2与受力杆7连接，受力杆7监测到的变形数据传送到数据采集器2，由数据采集器2进行采集并发送，数据采集器2采集受力杆7所监测到的岩体1变化的信息，数据发送系统与数据采集器2连接，用于发送数据采集器2所采集到的数据信息，优选数据发送系统与数据采集器2之间的连接为有线连接，受力杆7与数据采集器2之间的连接为有线连接，在复杂的环境中，可以避免其他电子信号带来的影响，数据传输的速率更加及时，信息的准确性更高，电源3连接数据采集器2和数据发送系统，为其提供电力保障。

进一步，本实用新型实施例中，电源优选用太阳能供电模块3，充分利用了太阳能电源具有的洁净、成本低，可以抛弃市电的约束，安装使用方便，数据发送系统优选用卫星天线8，使用卫星天线8稳定性强，抗抖动，可以对信号的发送起到一个增强的作用，尽可能的排出外界对信号所产生的干扰，况且一体成型卫星天线价格便宜还方便安装，且信号增益稳定。

具体而言，当采空区岩层上覆岩层发生变形时，使得细砂填充层6和水泥填充层5发生位移，此时，不同深度的水泥充填层5带动受力杆7发生位移，而细砂填充层6位移有限，对其变形特性进行监测，实时变形数据通过受力杆7传递到数据采集器2，数据采集器2通过卫星天线8实时传回终端系统，工作人员可以通过终端系统清晰地看到岩体1内部的动态变形情况，实现实时采集采空区上覆岩层变形动态变化信息的目的。

本实用新型的动态监测系统可以监测到岩体1内部各个深度的变形情况，解决传统插入式沉降监测装置局限于钻孔底部的监测，装置结构简单，安装方便，太阳能供电不仅保护环境而且降低成本，工作人员通过终端系统即可了解覆岩层内部的变形情况，提高工作效率，实现实时监测和采集采空区上覆岩层整体变形动态信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。