开采沉陷区地表裂缝深度测量装置的制作方法

本实用新型涉及测量测验技术领域，具体涉及一种开采沉陷区地表裂缝深度测量装置。

背景技术：

地下大量矿产资源的开采形成了大面积的地下采空区，使上覆岩层发生移动与破坏，导致地表大面积沉陷，专业上称之为开采沉陷区。

开采沉陷区的地表受到拉伸变形影响，可能会产生裂缝，裂缝深度和宽度与松散层的厚度、性质有关。若松散层为塑性较大的粘土，地表拉伸变形值超过6～10mm/m时，地表出现裂缝；松散层为塑性较小的砂质粘土、粘土质砂时，地表拉伸变形值超过2～3mm/m，地表即可产生裂缝。当采深和采厚比较小时，推进工作面前方地表可能出现垂直于推进方向的裂缝，地表裂缝的形状为楔形，开口大，随深度增加而减小，到一定深度尖灭。

申请人为了研究地表裂缝的深度对建筑物的影响，需要对开采沉陷区的裂缝的深度进行测量，目前，开采沉陷区地表裂缝深度的测量主要采用地质勘探方法，包括大地电磁测深法、瞬态瑞雷波及地震映像等，这些方法成本较高，尤其是探测的仪器较昂贵，其数据处理较为复杂，探测结果需要专业人员经验分析，同时其探测精度受周边物理磁场影响较大。

技术实现要素：

本实用新型意在提供一种开采沉陷区地表裂缝深度测量装置，以降低开采沉陷区地表裂缝深度测量的难度，节约测量成本。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种开采沉陷区地表裂缝深度测量装置，包括测量架、分别位于测量架两侧的测量单元；测量单元包括与测量架水平滑动连接且沿纵向贯穿测量架的测量轴、与测量轴相切且横截面为圆形的支撑轴，支撑轴位于测量轴远离测量架中心的一侧，支撑轴连接有固定在测量架上的动力件，支撑轴与测量架水平滑动连接。

本实用新型的原理以及有益效果：开采沉陷区所形成的地表裂缝横截面一般为楔形，其深度为5m～20m，使用现有的大地电磁测深法、瞬态瑞雷波及地震映像等进行测量成本较高。申请人通过研究，使用两根测量轴分别沿地表裂缝的两侧的倾斜面伸入到地表裂缝内，并通过两根测量轴、测量架构件一个与地表裂缝的类似的楔形，然后通过人工测量出两根测量轴与测量架的之间的夹角(内夹角)可参考附图5，然后经过公式：

h＝tanαtanβ·d/(tanα+tanβ)可尽量准确的计算出地表裂缝的深度。与大地电磁测深法、瞬态瑞雷波及地震映像等测量方式相比，本方案通过直接测量的方式可以避免探测精度受到周边物理磁场的影响，同时克服了探测数据处理复杂的问题。本方案的制造成本较低，与昂贵的探测仪器相比，制造成本较低，从而节约了测量成本。

进一步，还包括位于两根测量轴之间的两根副测量轴。两根副测量轴可以挤压测量轴，使得测量轴与地表裂缝的倾斜面相抵，使得两根测量轴、测量架所构件的楔形尽量与地表裂缝的楔形一致。

进一步，测量轴、副测量轴均包括中空的上轴、中空的下轴，上轴的上端固定有驱动件，上轴内设有与驱动件固定连接的螺杆，下轴与螺杆螺纹连接，且下轴连接有与上轴竖直滑动连接的限位轴。驱动件对螺杆进行驱动，限位轴对下轴进行下位，如此构成类似丝杠结构。在螺杆转动时，螺杆带动下轴向下滑动，如此延长测量轴和副测量轴的长度。

进一步，所述测量架的底部固定有限位块。限位块可伸入到土壤内，以达到固定测量架的目的，使得装置在测量时稳定。

进一步，所述限位块的横截面为锥形。与横截面为正方形、长方形等的限位块相比，锥形更容易伸入到土壤内。

进一步，所述副测量轴的外周套设有限位架。限位架对副测量轴进行限位，以增强副测量轴的稳定性。

进一步，还包括位于测量架两侧的拉动件，且拉动件位于测量轴远离副测量轴的一侧，拉动件与测量架连接。通过拉动件拉动测量轴，以减少人工操作。

进一步，其中一根测量轴的下轴设置有按钮开关，按钮开关与驱动件均电连接且按钮开关控制驱动件的启闭。当两根测量轴相抵时，其中一根测量轴会挤压按钮开关，按钮开关会控制驱动件关闭，如此减少操作人员关闭电机的操作。

进一步，测量轴的下轴下端的横截面为锥形。将测量轴沿地表裂缝的倾斜沿向下滑动时，横截面为锥形的下轴会将凸出倾斜面的石头等杂物推走，如此使得测量轴尽量与倾斜面相贴。

进一步，还包括与测量架可拆连接的角度尺。通过角度尺对测量轴和测量架的角度进行测量。角度尺安装在测量架上，便于操作人员取用。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中测量架的轴视图；

图2为本实用新型实施例一中开采沉陷区地表裂缝深度测量装置的正向局部剖视图；

图3为本实用新型实施例一中开采沉陷区地表裂缝深度测量装置的俯视图；

图4为本实用新型实施例二中开采沉陷区地表裂缝深度测量装置的正向局部剖视图；

图5为本实用新型实施例的开采沉陷区地表裂缝横截面示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：测量架1、测量轴2、副测量轴3、单相电机4、滑槽5、滑轴6、液压缸7、支撑轴8、下轴9、螺杆10、下端点11、限位块13、限位架14、滚轮15、拉绳16。

实施例一：

基本如附图1和附图2所示，一种开采沉陷区地表裂缝深度测量装置，包括测量架1和分别位于测量架1两侧的测量单元。

如附图2和附图3所示，测量架1垂直于纸面的两侧均设置有滑槽5。测量单元包括与测量架1水平滑动连接且沿纵向贯穿测量架1的测量轴2、与测量轴2相切且横截面为圆形的支撑轴8。具体的，测量轴2上焊接有横截面为圆形的滑轴6，滑轴6伸入到滑槽5内与滑槽5水平滑动连接，如此达到测量轴2可沿滑槽5水平滑动的目的。支撑轴8位于测量轴2远离测量架1中心的一侧，并且支撑轴8与测量轴2相切。支撑轴8的远离测量轴2的一侧设置有动力件，动力件为气缸、液压缸、丝杠中的任意一种，本实施例中为液压缸7，液压缸7通过紧固螺栓紧固在测量架1上。液压缸7的输出轴上设置有通孔，支撑轴8伸入到通孔内，并使用销钉穿过通孔将支撑轴8卡紧在通孔内，如此达到液压缸7的输出轴与支撑轴8固定连接的目的。支撑轴8可在滑槽5内水平滑动，测量轴2可通过滑轴6在滑槽5内转动。

还包括位于两根测量轴2之间的两根副测量轴3，测量轴2、副测量轴3均包括中空的上轴、中空的下轴9，上轴的上端均固定有驱动件，驱动件为伺服电机、步进电机、单相电机4或变频电机中的任意一种，本实施例中驱动件为单相电机4。上轴内设有与单相电机4的输出轴焊接的螺杆10，螺杆10下端延伸至下轴9内，且螺杆10与下轴9螺纹连接。副测量轴3的外周套设有横截面为长方形的限位架14，测量轴2的下轴9的横截面为锥形。上轴上设置有滑道，下轴9上焊接有伸入滑道内的限位轴。当单相电机4带动螺杆10转动时，通过限位轴对下轴9限位，使得下轴9不会与螺杆10同步转动，从而使得螺杆10带动下轴9向下滑动。

还包括与测量架1可拆卸连接的角度尺，具体为：测量架1内设置有凹槽，角度尺放置于凹槽内以达到可拆卸连接的目的。角度尺的品牌为：施泰力starrett，型号为：c183。

为了对测量架1进行定位，测量架1两侧的底部均焊接有限位块13，限位块13的横截面为锥形。

具体实施过程如下：

将测量架1水平放置于地表裂缝的开口处，并将限位块13插入到地表内，如此固定测量架1，并将测量轴2和副测量轴3伸入到地表裂缝内。根据地表裂缝开口的宽度滑动支撑轴8，具体的，如附图2所示，启动液压缸7，左侧的液压缸7带动左侧支撑轴8向左侧滑动，右侧的液压缸7带动右侧的支撑轴8向右侧滑动，再人工移动左侧测量轴2与左侧的支撑轴8相切，移动右侧的测量与右侧的支撑轴8相切。

沿支撑轴8转动左侧的测量轴2，并且使得左侧的测量轴2与地表裂缝的倾斜面相贴，并且启动左侧测量轴2上的单相电机4，单相电机4带动螺杆10转动，螺杆10带动左侧测量轴2的下轴9延伸且延伸至附图5所示的地表裂缝的下端点11，此时关闭座测量轴2上的单相电机4，在左侧测量轴2的下轴9延伸过程中，横截面为锥形的下轴9会将地表裂缝倾斜面上的凸起推到地表裂缝的深处，如此以保证左侧的测量轴2与地表裂缝的倾斜面相贴。再移动左侧的副测量轴3，并启动左侧的副测量轴3上的单相电机4，单相电机4通过螺杆10带动左侧的副测量轴3的下轴9向下延伸且与左侧的测量轴2相抵，如此使得左侧的测量轴2与地表裂缝的倾斜面相贴。根据以上原理使得右侧的测量轴2达到地表裂缝的下端点11与右侧的测量轴2相抵。

通过以上工作使得测量装置构建一个与如附图5所示地表裂缝类似的形状，如此操作人员可以通过角度尺来测量左侧的测量轴2与测量架1的夹角α，并通过角度尺测量右侧的测量轴2与测量架1的夹角β，然后使用角度尺自带的刻度尺测量出地表裂缝的宽度d，将测得夹角α的数值和夹角β的数值以及地表裂缝的宽度d的数值代入公式：h＝tanαtanβ·d/(tanα+tanβ)中，如此可以具体计算出地表裂缝的深度h。完成测量之后，启动单相电机4带动螺杆10反向转动，螺杆10带着下轴9复位。

实施例二：

与实施例一的不同之处在于，如附图4所示，在左侧的测量轴2的下轴9上设置有按钮开关，通过螺钉将按钮开关固定在左侧的测量轴2的右侧壁上。

根据实施例一中的原理，同时控制左侧的测量轴2与右侧的测量轴2延伸至如附图5所示的下端点11时，右侧的测量轴2会挤压按钮开关，按钮开关会控制所有的单相电机4关闭，如此可以减少人工对单相电机4的操作步骤。

如附图4所示，测量架1的两侧还设置有拉动件，本实施例中拉动件包括滚轮15和缠绕在滚轮15上的拉绳16，拉绳16的一端固定在测量轴2上。当测量轴2需要转动时，通过人工直接拉动两根测量轴2而不容易把控调节测量轴2转动的角度。本实施例中，通过转动滚轮15可以使得拉绳16继续缠绕在滚轮15上使得滚轮15到测量轴2的距离变短，此时拉绳16会带动测量轴2以支撑轴8为支撑转动。如此通过滚轮15转动的行程来控制测量轴2转动的角度，尽量使得测量轴2转动与如附图5所示的地表裂缝的倾斜面贴合。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本实用新型所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。