一种岩石顶板离层形变监测用传感装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，包括多个均布设在巷道或隧道的岩石顶板上所钻岩层钻孔内的锚爪、多个分别对多个所述锚爪所布设位置处的离层变形量进行检测的电感式传感器、固定在所述岩石顶板下方的传感器支撑框架和用于采集多个所述电感式传感器输出的电压信号的数据采集卡；多个所述电感式传感器均安装在传感器支撑框架内，多个所述电感式传感器均包括铁芯、可移动衔铁、两个螺管线圈、水平固定在竖直支架与可移动衔铁之间的弹簧和悬挂在水平顶板上的滑轮。本实用新型采用无活动触点的电感式传感器，灵敏度和分辨率高、使用寿命长，可广泛用于隧道、矿山开拓巷道和回采巷道的围岩内部离层。
【专利说明】一种岩石顶板离层形变监测用传感装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矿井下监测【技术领域】，具体涉及一种岩石顶板离层形变监测用传感装置。
【背景技术】
[0002]在煤层中掘进一条巷道后，巷道顶部岩层就是煤矿顶板，顶板离层如果超过一定的范围，将会引发冒顶等恶性顶板事故，顶板事故不但影响煤矿的正常生产，而且会造成人员的伤亡以及设备的损坏。
[0003]实践证明，巷道顶板事故的发生基本上是有规律的，只要能用正确的理论和手段对顶板进行监测，掌握其活动规律，把顶板管理建立在科学的基础上，顶板事故是可以预防的。因此，监测巷道顶板离层以及采取必要的应对手段和措施对预防事故的发生和保证安全生产具有重大的意义。
[0004]现有顶板离层监测仪器，一类是机械式仪器，一类是机电一体化仪器。前者需人工读数，费时费力不直观，且存在测量精度低、量程有限、易锈蚀失灵等缺陷；后者通常是通过位移传感器将离层变化引起的位移信号转化为电子信号，实现对围岩内部离层量的监测，但目前采用的位移传感器多为电位器式、霍尔式和光栅式，均不同程度地存在结构复杂、量程小、灵敏度低、使用寿命短等问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其结构简单、设计合理、量程宽且灵敏度高、使用寿命长，通过电感式传感器对离层减小或增大变化进行有效检测。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征在于:包括多个均布设在巷道或隧道的岩石顶板上所钻岩层钻孔内的锚爪、多个分别对多个所述锚爪所布设位置处的离层变形量进行检测的电感式传感器、固定在所述岩石顶板下方的传感器支撑框架和用于采集多个所述电感式传感器输出的电压信号的数据采集卡；所述电感式传感器和锚爪的数量相同，多个所述电感式传感器分别与多个所述锚爪连接，所述电感式传感器和所述锚爪之间均通过钢丝绳进行连接，多个所述电感式传感器均安装在所述传感器支撑框架内；多个所述锚爪的布设高度均不相同；所述传感器支撑框架包括水平顶板、位于水平顶板下方的底座和支撑于水平顶板与底座之间的竖直支架，所述水平顶板上开设有供钢丝绳穿过的穿孔；多个所述电感式传感器均包括铁芯、可移动衔铁、两个分别绕制在铁芯左右两端的螺管线圈、水平固定在竖直支架与可移动衔铁之间的弹簧和悬挂在水平顶板上的滑轮；所述铁芯固定在所述传感器支撑框架内，所述铁芯内部开设有空腔且其外部开设有供螺管线圈绕制的凹槽，所述可移动衔铁位于所述空腔内，所述钢丝绳的一端接在可移动衔铁上且其另一端经滑轮后固定在锚爪上，所述钢丝绳以滑轮为界分为水平段和竖直段，所述水平段位于滑轮与可移动衔铁之间，所述竖直段位于滑轮与锚爪之间；两个所述螺管线圈的两端分别通过导线连接至数据采集卡。
[0007]上述一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征是:所述可移动衔铁为永磁铁。
[0008]上述一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征是:所述锚爪与所述电感式传感器的数量均为两个。
[0009]上述一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征是:所述竖直支架的数量与弹簧的数量相同。
[0010]上述一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征是:所述数据采集卡安装在所述底座的中部。
[0011]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0012]1、结构简单、使用方便、投入成本低。
[0013]2、采用无活动触点的电感式传感器，灵敏度和分辨率高、使用寿命长。
[0014]3、使用操作简便且量程宽，采用多个分别与布设在岩石顶板上不同高度位置处的多个锚爪相接的电感式传感器进行检测，因而能检测的离层形变的检测范围宽。
[0015]4、体积小、耐高温且耐腐蚀，可广泛用于隧道、矿山开拓巷道和回采巷道的围岩内部离层变化的监测。
[0016]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、量程宽且灵敏度高、使用寿命长，通过电感式传感器对离层减小或增大变化进行有效检测。
[0017]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图。
[0019]图2为本实用新型使用状态参考图。
[0020]附图标记说明:
[0021]I 一锚爪； 2—钢丝绳； 3—数据采集卡；
[0022]4一顶板； 5—底座；6—竖直支架；
[0023]7一铁芯； 8一可移动衔铁；9—螺管线圈；
[0024]10—弹簧；11 一滑轮；12—无线数据发射器；
[0025]13—上位机。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型包括多个均布设在巷道或隧道的岩石顶板上所钻岩层钻孔内的锚爪1、多个分别对多个所述锚爪I所布设位置处的离层变形量进行检测的电感式传感器、固定在所述岩石顶板下方的传感器支撑框架和用于采集多个所述电感式传感器输出的电压信号的数据采集卡3 ;所述电感式传感器和锚爪I的数量相同，多个所述电感式传感器分别与多个所述锚爪I连接，所述电感式传感器和所述锚爪I之间均通过钢丝绳2进行连接，多个所述电感式传感器均安装在所述传感器支撑框架内。多个所述锚爪I的布设高度均不相同。所述传感器支撑框架包括水平顶板4、位于水平顶板4下方的底座5和支撑于水平顶板4与底座5之间的竖直支架6，所述水平顶板4上开设有供钢丝绳2穿过的穿孔。多个所述电感式传感器均包括铁芯7、可移动衔铁8、两个分别绕制在铁芯7左右两端的螺管线圈9、水平固定在竖直支架6与可移动衔铁8之间的弹簧10和悬挂在水平顶板4上的滑轮11。所述铁芯7固定在所述传感器支撑框架内，所述铁芯7内部开设有空腔且其外部开设有供螺管线圈9绕制的凹槽，所述可移动衔铁8位于所述空腔内，所述钢丝绳2的一端接在可移动衔铁8上且其另一端经滑轮11后固定在锚爪I上，所述钢丝绳2以滑轮11为界分为水平段和竖直段，所述水平段位于滑轮11与可移动衔铁8之间，所述竖直段位于滑轮11与锚爪I之间。两个所述螺管线圈9的两端分别通过导线连接至数据采集卡3。
[0027]本实施例中，所述锚爪I与所述电感式传感器的数量均为两个。
[0028]实际使用时，可以根据具体需要，对所述锚爪I与所述电感式传感器的数量，以及各锚爪I与所述电感式传感器的布设位置进行相应调整。
[0029]本实施例中，所述可移动衔铁8为永磁铁。
[0030]本实施例中，所述竖直支架6的数量与弹簧10的数量相同。
[0031]本实施例中，所述数据采集卡3安装在所述底座5的中部。
[0032]如图2所示，本实用新型在具体使用时，在所述传感器支撑框架的外部布设有光缆和无线数据发射器12，无线数据发射器12和布设在煤矿井外监控室内的上位机13通过无线网络进行连接。实际工作时，可移动衔铁8的初始位置处于两个螺管线圈9的对称中心，当巷道顶板离层量变化时，钢丝绳2将带动可移动衔铁8产生水平方向位移，使得两个螺管线圈9中产生不同的感应电动势，这样所述电感式传感器便将检测到的巷道顶板离层变化的物理位移信号转换成一对电压信号(即差动电压信号)；然后，数据采集卡3将采集到的差动电压信号通过无线数据发射器12发送给上位机进行13处理；上位机13处理完毕后，在显示器上直接显示离层变化量。
[0033]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征在于:包括多个均布设在巷道或隧道的岩石顶板上所钻岩层钻孔内的锚爪(I)、多个分别对多个所述锚爪(I)所布设位置处的离层变形量进行检测的电感式传感器、固定在所述岩石顶板下方的传感器支撑框架和用于采集多个所述电感式传感器输出的电压信号的数据采集卡(3);所述电感式传感器和锚爪(I)的数量相同，多个所述电感式传感器分别与多个所述锚爪(I)连接，所述电感式传感器和所述锚爪(I)之间均通过钢丝绳(2)进行连接，多个所述电感式传感器均安装在所述传感器支撑框架内；多个所述锚爪(I)的布设高度均不相同；所述传感器支撑框架包括水平顶板(4)、位于水平顶板(4)下方的底座(5)和支撑于水平顶板(4)与底座(5)之间的竖直支架￠)，所述水平顶板(4)上开设有供钢丝绳(2)穿过的穿孔；多个所述电感式传感器均包括铁芯(7)、可移动衔铁(8)、两个分别绕制在铁芯(7)左右两端的螺管线圈(9)、水平固定在竖直支架(6)与可移动衔铁⑶之间的弹簧(10)和悬挂在水平顶板⑷上的滑轮(11);所述铁芯(7)固定在所述传感器支撑框架内，所述铁芯(7)内部开设有空腔且其外部开设有供螺管线圈(9)绕制的凹槽，所述可移动衔铁(8)位于所述空腔内，所述钢丝绳(2)的一端接在可移动衔铁(8)上且其另一端经滑轮(11)后固定在锚爪(I)上；所述钢丝绳(2)以滑轮(11)为界分为水平段和竖直段，所述水平段位于滑轮(11)与可移动衔铁(8)之间，所述竖直段位于滑轮(11)与锚爪(I)之间；两个所述螺管线圈(9)的两端分别通过导线连接至数据采集卡(3)。
2.按照权利要求1所述的一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征在于:所述可移动衔铁(8)为永磁铁。
3.按照权利要求1或2所述的一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征在于:所述锚爪(I)与所述电感式传感器的数量均为两个。
4.按照权利要求1或2所述的一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征在于:所述竖直支架出)的数量与弹簧(10)的数量相同。
5.按照权利要求1或2所述的一种岩石顶板离层形变监测用传感装置，其特征在于:所述数据采集卡(3)安装在所述底座(5)的中部。
【文档编号】G01B7/16GK203949623SQ201420359330
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】柴敬, 刘奇, 张渤, 李毅, 张丁丁, 袁强, 王帅, 孙黄玉, 吕世忠, 陈霞 申请人:西安科技大学