一种监测煤矿巷道顶板位移的测量装置的制作方法

本实用新型属于煤矿监测技术领域，具体涉及一种监测煤矿巷道顶板位移的测量装置。

背景技术：

煤矿顶板灾害是矿井地下开采过程中顶板岩石失稳冒落引发的灾害，巷道顶板事故已经成为影响煤矿安全生产的重灾区，对煤矿顶板灾害进行实时监测是非常必要的，是保证煤矿正常生产的必要措施，目前，测量顶板离层的仪器主要采用机械式离层位移计，人工读数，其主要缺陷有：人工读数易产生较大的测量误差，精度不高，易对传感器产生人为的扰动，造成失效，不能实现对巷道围岩压力、应力、位移等状况的预测、预警，无法实现实时自动监测及数据传输。

为此，我们提出一种基于性能优良的反射式无源传感元件光纤光栅测量装置来对煤矿巷道顶板位移进行测量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种监测煤矿巷道顶板位移的测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种监测煤矿巷道顶板位移的测量装置，包括顶板，所述顶板上设有锚爪，所述锚爪底部的安装环与钢丝绳的一端固定连接，所述钢丝绳的另一端绕过定滑轮与光纤Bragg光栅位移传感器上的金属杆固定连接，所述光纤Bragg光栅位移传感器包括柱形金属筒、与柱形金属筒相接通的柱形套管、等强度悬臂梁、上传感光栅、下传感光栅以及引出光纤，所述等强度悬臂梁的自由端通过弹簧与柱形套管内的金属杆固定连接，所述光纤Bragg光栅位移传感器通过支架设于煤矿巷道的煤帮上。

优选的，所述上传感光栅以及下传感光栅分别粘贴于等强度悬臂梁的上下表面并通过引出光纤引出柱形金属筒。

此项设置，顶板发生离层时，金属杆带动弹簧产生相应的位移，并促使等强度悬臂梁上表面受压缩而产生负应变，下表面受拉伸而产生正应变，等强度悬臂梁的上下表面传感光栅波长向反方向移动，其差值的大小就可以测量出顶板离层的位移量。

优选的，所述等强度悬臂梁、上传感光栅以及下传感光栅均封装于柱形金属筒内。

优选的，所述定滑轮的底座与倾斜支杆的底板固定螺接，所述倾斜支杆远离底板的一端固定设于顶板上。

优选的，所述支架包括箍圈以及工字形安装板。

优选的，所述箍圈套设于柱形金属筒的外表面并与工字形安装板固定连接，所述工字形安装板远离箍圈的一端螺接于煤帮上。

本实用新型的技术效果和优点：该监测煤矿巷道顶板位移的测量装置，相对于人工测量，光栅位移传感器本质具有抗电磁干扰，无源本质安全以及远距离传输的优点，锚爪安装于顶板上，锚爪与金属杆之间用钢丝绳相连接，当煤矿巷道顶板发生离层时，离层带动钢丝绳位移，从而金属杆产生相应的位移，弹簧被压缩弹簧自身的压缩作用力集中在等强度悬臂梁的自由端，使粘贴与等强度悬臂梁上的光栅发生波长移位，将位移量转化为光纤的波长变化量，实现对煤矿离层的测量，结构简单，布置方便且测量精准。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的A处放大图；

图3为本实用新型光纤Bragg光栅位移传感器的结构示意图；

图4为本实用新型支架的结构示意图。

图中：1顶板、2锚爪、3安装环、4钢丝绳、5定滑轮、6光纤Bragg光栅位移传感器、7金属杆、8柱形金属筒、9柱形套管、10等强度悬臂梁、11上传感光栅、12下传感光栅、13引出光纤、14弹簧、15支架、16煤帮、17倾斜支杆、18底板、19箍圈、20工字形安装板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-4所示的一种监测煤矿巷道顶板位移的测量装置，包括顶板1，所述顶板1上设有锚爪2，所述锚爪2底部的安装环3与钢丝绳4的一端固定连接，所述钢丝绳4的另一端绕过定滑轮5与光纤Bragg光栅位移传感器6上的金属杆7固定连接，所述光纤Bragg光栅位移传感器6包括柱形金属筒8、与柱形金属筒8相接通的柱形套管9、等强度悬臂梁10、上传感光栅11、下传感光栅12以及引出光纤13，所述等强度悬臂梁10的自由端通过弹簧14与柱形套管9内的金属杆7固定连接，所述光纤Bragg光栅位移传感器6通过支架15设于煤矿巷道的煤帮16上。

具体的，所述上传感光栅11以及下传感光栅12分别粘贴于等强度悬臂梁10的上下表面并通过引出光纤13引出柱形金属筒8，由于传感光栅分别粘贴于等强度悬臂梁10的上下表面，其温度梯度是完全相同，等强度悬臂梁10的上下表面由于热应力而产生的变形也完全相同，所以，上下表面的传感光栅将受到相同的温度调制，利用差动结构将温度引起的影响剔除掉，实现对煤矿顶板离层的精确测量。

具体的，所述等强度悬臂梁10、上传感光栅11以及下传感光栅12均封装于柱形金属筒8内。

具体的，所述定滑轮5的底座与倾斜支杆17的底板18固定螺接，所述倾斜支杆17远离底板18的一端固定设于顶板1上。

具体的，所述支架15包括箍圈19以及工字形安装板20。

具体的，所述箍圈19套设于柱形金属筒8的外表面并与工字形安装板20固定连接，所述工字形安装板20远离箍圈19的一端螺接于煤帮16上。

该监测煤矿巷道顶板位移的测量装置，锚爪2安装于顶板1上，锚爪2与金属杆7之间用钢丝绳4相连接，当煤矿巷道顶板1发生离层时，离层带动钢丝绳4位移，从而金属杆7产生相应的位移，弹簧14被压缩弹簧自身的压缩作用力集中在等强度悬臂梁10的自由端，使粘贴与等强度悬臂梁10上的光栅发生波长移位，将位移量转化为光纤的波长变化量，实现对煤矿离层的测量，结构简单，布置方便且测量精准。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。