本申请属矿山技术领域。
背景技术:
矿山常会遇到在采空区(包括其他地下空区、空穴)上部作业的问题,比如,原来是地下空场法开采,欲转为露天开采,就需要在采空区上部作业,拆除顶板;采空区顶板的稳定性事关安全生产大局,牵一发而动全身;长期以来,矿山都是凭经验作业,缺乏实时监测手段;近些年,开始出现电磁探测和超声波探测技术,但具体实施较复杂,不便于作业工人的现场实时监测;本发明旨在用一种简便的、易操作的方法,现场实时监测地下采空区围岩的变形和坍塌,为安全作业和应急救援提供可靠的信息机制和反应机制。
技术实现要素:
整套监测系统由阻尼器②、钻孔③、孔口套管⑤、滑竿④、孔口套管⑤、助力机构⑥、报警与应急救援触发组件⑦组成,如图1所示。
钻孔③穿透作业监测点与采空区之间的岩层,其位置和角度应能提供监测效果的灵敏和作业方便;孔口套管⑤的作用是保护上部孔口;阻尼器②安放在靠近钻孔下孔口的适宜位置,其作用是:正常工况时能牢固附着在钻孔内并可靠承托滑竿④,一旦下孔口部位的围岩松脱、坍塌,阻尼器在自重作用下向采空区滑脱并使滑竿失去支承;助力机构⑥可以是弹簧、弹力绳、重物滑轮机构等多种形式,其作用是:当滑竿失去阻尼器支承时,能确保滑竿克服阻滞作用向采空区滑脱,稳定工况时应保持滑竿固定。
滑竿④可以与阻尼器②连接为一体,也可以是分离式结构;当采用水泥卷、塞子做阻尼器时,滑竿是浮放在阻尼器上;但滑竿上端必须可靠联系报警与应急救援触发组件,确保滑竿的滑脱作用能够准确地触发报警与应急救援触发组件;报警与应急救援触发组件⑦是一套由预案设定的电气触发联动系统,基本组件包括声音报警器、灯光报警器和其他联动组件;其他联动组件可启动应急救援预案的另外安全措施系统。
上述这一套机制的联动反应顺序是:采空区围岩坍塌使钻孔底部的阻尼器脱落,阻尼器脱落触发滑竿滑脱,滑竿滑脱触发报警与应急救援触发组件,以此实现对采空区稳定性的实时监测和安全应对。
图2表示了阻尼器的一种常用形式和连接方式:多条弹性片⑨焊接在螺纹管接⑧和套管⑩的外壁上制成弹性阻尼器,滑竿④的端部套丝并穿过套管⑩与螺纹管接⑧连接,套管⑩可以沿滑竿滑动,从而使弹性片⑨挤压紧贴在钻孔内壁上;这种监测方法的主要特点和优点就是:人员不必进入采空区,选择就近、方便、安全的地点,利用钻孔手段,设置这套监测系统即可。
附图说明:
图1是这套监测系统的安装示意图,图中标注符号的意义如下:
①——采空区, ②——阻尼器, ③——钻孔,
④——滑竿, ⑤——孔口套管, ⑥——助力机构,
⑦——报警与应急救援触发组件;
图2是常用阻尼器制作及连接形式的示意图,图中标注符号的意义如下:
⑧——螺纹管接, ⑨——弹性片, ⑩——套管,
④——滑竿。