煤矿采空区治理用沉降监控系统的制作方法

本技术属于沉降监测，具体涉及一种煤矿采空区治理用沉降监控系统。

背景技术：

1、煤矿采空区，是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔。随着时间的推移，很多煤矿采空区会引发地面沉降、地表塌陷、地裂缝等地质灾害及矿上地质问题。而且，随着铁路建设的迅速发展，有的铁路路段需要跨过煤矿采空区。如此，为了避免上述地质灾害以及确保铁路施工安全，需要对煤矿采空区进行沉降监测。

2、目前，传统的沉降监测方式是测量人员进入采空区内进行测量。然而，由于采空区长久处于封闭或半封闭状态，因此采空区内的有害气体(瓦斯等)浓度超标，需要恢复通风至有害气体浓度降低至限值以下后方可进入采空区内，而且人工测量时需要测量人员在多个测量点移动，测量工作较多。另外，沉降监测方式包括使用dps定位以及水准仪等进行测量，但gps的定位精度一般，而水准仪的布设成本较高，均不适合大范围使用。因此，需要一种适用于大范围沉降监测且无需人员进入采空区内进行测量的沉降测量系统。

技术实现思路

1、本实用新型意在提供一种煤矿采空区治理用沉降监控系统，以解决传统沉降监测方式需要测量人员进入采空区内进行监测的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型的方案为：煤矿采空区治理用沉降监控系统，包括测量杆、控制器和报警器，所述测量杆包括上段杆和下段杆，所述上段杆靠近下段杆的一端铰接有若干第一连杆，所述下段杆靠近上段杆的一端铰接有若干第二连杆，第二连杆远离下段杆的一端与第一连杆远离上段杆的一端铰接，所述第一连杆上固定安装有距离传感器，距离传感器和报警器均与控制器电连接。

3、本方案的工作原理及有益效果在于：本方案中，上段杆和下段杆之间通过第一连杆和第二连杆连接，在测量杆悬空时，上段杆和下段杆未接触，测量杆的直径较细，便于测量杆从采空区上方的地表钻孔探入采空区内。当测量杆探入采空区内且下段杆的底端落在采空区的地面上后，上段杆逐渐靠近下段杆并最终与下段杆接触，过程中，第一连杆和第二连杆的铰接点向外扩，第一连杆和第二连杆发生移动并逐渐趋于水平，以便第一连杆上的距离传感器监测第一连杆与采空区拱顶(即采空区顶壁)之间的距离信息并将距离信息传送至控制器，由控制器处理得到采空区拱顶沉降量，实现对采空区的沉降监测，并且，当沉降量超过阈值时，控制器控制报警器报警，达到警示工作人员注意安全的目的，并提醒工作人员及时采取应对措施。而且，本方案无需工作人员进入采空区内，安全性更高。

4、可选地，所述上段杆靠近下段杆的一端设有导向杆，所述导向杆与上段杆同轴设置，所述下段杆上开设有供导向杆插入的导向轴孔。

5、本方案中，导向杆在导向轴孔内轴向滑动，从而确保上段杆与下段杆沿测量杆的轴向相对移动，避免对第一连杆和第二连杆造成影响。

6、可选地，所述下段杆远离上段杆的一端为尖头。

7、本方案中，下段杆远离上段杆的一端为尖头时，便于下段杆插入采空区的地面以下，从而将测量杆固定。

8、可选地，所述第一连杆的长度小于第二连杆的长度，上段杆靠近下段杆的一端与下段杆靠近上段杆的一端相触时，第一连杆水平。

9、本方案中，上段杆和下段杆接触时，第一连杆水平，则第一连杆上的距离传感器的工作端能够正朝采空区拱顶。

10、可选地，所述第一连杆和第二连杆的两端均设有连接片，连接片上开设有连接孔；所述上段杆靠近下段杆的一端的周壁上设有若干能够贯穿连接孔的上连接柱，所述上连接柱远离上段杆的一端设有上防脱件，所述下段杆靠近上段杆的一端的周壁上设有若干能够贯穿连接孔的下连接柱，所述下连接柱远离下段杆的一端设有下防脱件。

11、本方案中，连接片的连接孔贯穿上连接柱/下连接柱，从而实现第一连杆与上段杆之间的铰接，以及第二连杆与下段杆之间的铰接；通过销轴贯穿连接片的连接孔，并在销轴的两端设计防脱帽，则实现第一连杆与第二连杆之间的铰接。

12、可选地，所述上段杆上设有若干用于抵紧第一连杆的定位柱，第一连杆与第二连杆的铰接点之间的距离大于第一连杆与上段杆的铰接点之间的距离。

13、本方案中，利用定位柱确保上段杆靠近下段杆的过程中，第一连杆和第二连杆的铰接点向外扩，从而使得距离传感器移动至工作位。

14、可选地，所述上段杆的内部开设有轴向孔，所述轴向孔的一端延伸至上段杆靠近下段杆的一端，轴向孔的另一端延伸至上段杆远离下段杆的一段且与外界大气连通。

15、本方案中，轴向孔的设计便于安装距离传感器与控制器之间连接的线路。

16、可选地，所述上段杆上设有封堵气囊，封堵气囊连通有充气管，充气管上安装有用于控制充气管通断的阀门。

17、本方案中，通过充气管向封堵气囊充气，使得封堵气囊的体积增大，从而利用封堵气囊将供测量杆探入采空区的孔洞封住，减少甚至避免采空区内的有害气体(如瓦斯)经孔洞排放。

18、可选地，所述上段杆外套设有滑套，滑套上螺纹连接有若干径向抵紧螺杆，径向抵紧螺杆靠近上段杆的一端与上段杆相抵紧，封堵气囊固定连接于滑套的内周壁和外周壁上。

19、本方案中，滑套沿上段杆的轴向滑动，并由径向抵紧螺杆固定，从而改变封堵气囊相对上段杆的轴向位置，以便封堵气囊能够在测量杆探入采空区内长度不同的情况下正常使用。

20、可选地，所述报警器为声光报警器。

21、本方案中，报警器为声光报警器时，能够同时发出光信号和声音信号，从而更好地警示工作人员。

技术特征：

1.煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：包括测量杆、控制器和报警器，所述测量杆包括上段杆和下段杆，所述上段杆靠近下段杆的一端铰接有若干第一连杆，所述下段杆靠近上段杆的一端铰接有若干第二连杆，第二连杆远离下段杆的一端与第一连杆远离上段杆的一端铰接，所述第一连杆上固定安装有距离传感器，距离传感器和报警器均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述上段杆靠近下段杆的一端设有导向杆，所述导向杆与上段杆同轴设置，所述下段杆上开设有供导向杆插入的导向轴孔。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述下段杆远离上段杆的一端为尖头。

4.根据权利要求1所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述第一连杆的长度小于第二连杆的长度，上段杆靠近下段杆的一端与下段杆靠近上段杆的一端相触时，第一连杆水平。

5.根据权利要求1所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述第一连杆和第二连杆的两端均设有连接片，连接片上开设有连接孔；所述上段杆靠近下段杆的一端的周壁上设有若干能够贯穿连接孔的上连接柱，所述上连接柱远离上段杆的一端设有上防脱件，所述下段杆靠近上段杆的一端的周壁上设有若干能够贯穿连接孔的下连接柱，所述下连接柱远离下段杆的一端设有下防脱件。

6.根据权利要求5所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述上段杆上设有若干用于抵紧第一连杆的定位柱，第一连杆与第二连杆的铰接点之间的距离大于第一连杆与上段杆的铰接点之间的距离。

7.根据权利要求1所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述上段杆的内部开设有轴向孔，所述轴向孔的一端延伸至上段杆靠近下段杆的一端，轴向孔的另一端延伸至上段杆远离下段杆的一段且与外界大气连通。

8.根据权利要求1所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述上段杆上设有封堵气囊，封堵气囊连通有充气管，充气管上安装有用于控制充气管通断的阀门。

9.根据权利要求8所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述上段杆外套设有滑套，滑套上螺纹连接有若干径向抵紧螺杆，径向抵紧螺杆靠近上段杆的一端与上段杆相抵紧，封堵气囊固定连接于滑套的内周壁和外周壁上。

10.根据权利要求1所述的煤矿采空区治理用沉降监控系统，其特征在于：所述报警器为声光报警器。

技术总结
本技术属于沉降监测技术领域，具体涉及一种煤矿采空区治理用沉降监控系统，包括测量杆、控制器和报警器，测量杆包括上段杆和下段杆，上段杆靠近下段杆的一端铰接有若干第一连杆，下段杆靠近上段杆的一端铰接有若干第二连杆，第二连杆远离下段杆的一端与第一连杆远离上段杆的一端铰接，第一连杆上固定安装有距离传感器，距离传感器和报警器均与控制器电连接。本技术中，测量杆探入采空区内后，第一连杆和第二连杆的铰接点外扩，第一连杆趋于水平，从而利用距离传感器监测采空区拱顶的沉降量，无需工作人员进入采空区。

技术研发人员：任历文,边永生,孟春雨,唐华,高雪源,刘杨,邱思强,程从龙,刘夔
受保护的技术使用者：中铁八局集团第一工程有限公司
技术研发日：20230829
技术公布日：2024/3/17