井下采空区防水密闭墙应力监测系统及方法与流程

1.本发明涉及矿业工程技术领域，具体地，涉及一种井下采空区防水密闭墙应力监测系统及方法。


背景技术：

2.利用井下采空区进行储水是西部生态脆弱区保水开采的重要手段之一。在进行煤炭开采过程中，许多煤矿会利用井下采空区进行储水，采空区密闭墙根据布置位置不同，其承压能力也不尽相同。对于布置在停采线附近的密闭墙，其受采动影响相对较小，应力也较小，承压能力相对较强；而布置在相邻工作面联络巷间的密闭墙，通常要受到两侧工作面开采的影响，加之采空区储水水压的影响，防水密闭墙会发生损伤，承压能力会发生变化，因此，确定采空区防水密闭墙的受力状态对于评估密闭墙的承压能力至关重要。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.对于采空区防水密闭墙的承压能力多集中在理论计算和数值模拟上，缺乏现场实际监测的应力数据。然而，采矿工程力学影响因素众多，各矿山采矿技术复杂多变，特别是受采动和水压影响，防水密闭墙会发生损伤，承压能力会发生变化，仅单凭计算机数值模拟和简化后的理论计算是难以真实反映出防水密闭墙的受力状态和承压能力。
5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种构造简单，操作便捷、连续监测的井下采空区防水密闭墙应力监测系统。
6.根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测系统包括应力监测装置、采集装置和分析装置，所述应力监测装置与防水密闭墙相接触，以监测所述防水密闭墙上的应力，所述采集装置包括存储器和采集器，所述存储器与所述应力监测装置相连，以存储所述应力监测装置形成的应力数据，所述采集器与所述存储器电连接，以接收所述存储器中的所述应力数据，所述分析装置与所述采集装置相连，以用于接收和分析所述采集器采集的所述应力数据并根据所述应力数据判断当前所述防水密闭墙的受力状态。
7.根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测系统，通过对防水密闭墙应力的监测，可以判断防水密闭墙的受力状态，具有构造简单，操作便捷、连续监测的特点。
8.在一些实施例中，所述应力监测装置包括探头和应力传感器，所述探头设在所述防水密闭墙上或所述防水密闭墙体与煤柱或岩柱的接触面上，所述应力传感器与所述探头相连，以将所述探头监测的应力形成数据信号。
9.在一些实施例中，所述应力传感器为多个，所述探头为多个，多个所述应力传感器与多个所述探头一一对应地相连。
10.在一些实施例中，所述井下采空区防水密闭墙应力监测系统还包括数据线，所述应力传感器通过所述数据线与所述存储器相连，以存储所述应力传感器形成的数据信号。
11.在一些实施例中，所述存储器为多个，多个所述存储器与多个所述应力传感器一
一对应地通过多根所述数据线相连。
12.在一些实施例中，所述探头包括基体、外壳和高压油管，所述外壳内具有腔室，所述腔室内填充有液压油，所述基体与所述外壳相连，所述基体可伸出或缩回所述外壳，所述高压油管与所述腔室连通，所述高压油管内的油压随所述基体伸出或缩回所述外壳而变化。
13.在一些实施例中，所述应力传感器与所述高压油管相连，所述应力传感器将所述高压油管内的油压变化转化为数据信号。
14.在一些实施例中，所述井下采空区防水密闭墙应力监测系统还包括传输装置，所述传输装置与所述采集器相连，以用于将所述采集器采集的所述应力数据传输给所述分析装置。
15.在一些实施例中，所述传输装置为无线传输装置。
16.根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测方法包括以下步骤：
17.利用应力监测装置监测防水密闭墙上的应力；
18.将应力形成应力数据；
19.利用存储器存储所述应力数据；
20.利用采集器依次采集所述存储器内存储的所述应力数据；
21.将所述采集器采集的所述应力数据传输给分析装置；
22.所述分析装置根据数据信息生成数据表和数据曲线，并分析当前所述防水密闭墙的受力状态。
附图说明
23.图1是根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测系统的结构示意图。
24.附图标记：
25.应力监测装置1，探头11，基体111，外壳112，高压油管113，应力传感器12，采集装置2，存储器21，采集器22，分析装置3，数据线4，传输装置5。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.下面参考附图1描述根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测系统。
28.根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测系统包括应力监测装置1、采集装置2和分析装置3。
29.应力监测装置1与防水密闭墙相接触，以监测防水密闭墙上的应力。如图1所示，应力监测装置1的一端为可伸缩结构，应力监测装置1抵接在防水密闭墙上或防水密闭墙体与煤柱或岩柱的接触面上，以监测防水密闭墙的应力情况。
30.采集装置2包括存储器21和采集器22，存储器21与应力监测装置1相连，以存储应力监测装置1形成的应力数据，采集器22与存储器21电连接，以接收存储器21中的应力数据。
31.如图1所示，在应力监测装置1的另一端与存储器21相连，在应力监测装置1形成的
应力数据保存在存储器21中，采集器22为手持式采集器，采集器22上设有红外接口，该红外接口可以与存储器21进行无线传输，将存储器21中的数据传输到采集器22中，具有方便快捷、简单高效的特点。
32.分析装置3与采集装置2相连，以用于接收和分析采集器22采集的应力数据并根据应力数据判断当前防水密闭墙的受力状态。
33.如图1所示，分析装置3可以接收采集器22采集后的应力数据，分析装置3内设有应力管理软件，根据应力管理软件生成的数据表和数据曲线，可以对防水密闭墙的受力状态进行分析。
34.根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测系统，通过对防水密闭墙应力的监测，可以判断防水密闭墙的受力状态，具有构造简单，操作便捷、连续监测的特点。
35.在一些实施例中，应力监测装置1包括探头11和应力传感器12，探头11设在防水密闭墙上或防水密闭墙体与煤柱或岩柱的接触面上，应力传感器12与探头11相连，以将探头11监测的应力形成数据信号。
36.如图1所示，在防水密闭墙上的监测位置设有探头11，探头11与应力传感器12相连，探头11测量防水密闭墙上的应力，应力传感器12将探头11监测到的应力形成数据信号实时传输至存储器21，数据信号在存储器21内存储起来，工作人员使用采集器22间隔一定的时间对存储器21内的数据进行采集后传递给分析装置3进行应力分析。
37.在一些实施例中，应力传感器12为多个，探头11为多个，多个应力传感器12与多个探头11一一对应地相连。
38.如图1所示，防水密闭墙上的监测位置有多个，每个监测位置上均设有一个探头11，每个探头11均与一个应力传感器12相连，以保证对防水密闭墙进行全覆盖监测。
39.在一些实施例中，井下采空区防水密闭墙应力监测系统还包括数据线4，应力传感器12通过数据线4与存储器21连接，以存储应力传感器12形成的数据信号。
40.如图1所示，数据线4将存储器21与应力传感器12连接起来，应力传感器12形成的数据信号通过数据线4传到存储器21内存储起来，通过数据线4可以将数据信号实时存储，减少了信号的延迟，同时也保证了信息的正确性，避免外界电磁信号干扰。
41.在一些实施例中，存储器21为多个，多个存储器21与应力传感器12一一对应地通过多根数据线4相连。
42.如图1所示，每个应力传感器12都与一个存储器21通过一条数据线4相连，多个存储器21之间存储数据互不干扰，减少了数据之间交叉影响，保证数据的正确性。
43.在一些实施例中，探头11包括基体111、外壳112和高压油管113，外壳112内具有腔室，腔室内填充有液压油，基体111与外壳112相连，基体111可伸出或缩回外壳112，高压油管113与腔室连通，高压油管113内的油压随基体111伸出或缩回外壳112而变化。
44.如图1所示，在外壳112的内部腔室内填充有液压油，基体111可从外壳112中伸出或缩回，当基体111收到外界压迫或未接触松弛时，基体111缩回或伸出外壳112时，高压油管113内的油压会发生变化，以此监测防水密闭墙的应力。
45.在一些实施例中，应力传感器12与高压油管113相连，应力传感器12将高压油管113内的油压变化转化为数据信号。
46.如图1所示，当基体111缩回或伸出外壳112引起高压油管113内的油压发生变化
时，应力传感器12将高压油管113内的油压变化转化为数据信号，从而将应力转化为电信号，利于传输。
47.在一些实施例中，井下采空区防水密闭墙应力监测系统还包括传输装置5，传输装置5与采集器22相连，以用于将采集器22采集的应力数据传输给分析装置3。
48.如图1所示，传输装置5设在采集器22和分析装置3之间，传输装置5具有插头和usb接口，插头接电源，usb接口连在分析装置3上，通过传输装置5，可以将采集器22采集到的数据传输到分析装置3内进行分析。
49.在一些实施例中，传输装置5为无线传输装置。传输装置5为数据传输红外适配器，具有红外传输口，可以与采集器22的红外接口配对，将采集器22内的应力数据无线接收到传输装置5内，并传输到分析装置3内，分析装置3为计算机，计算机内设有应力管理软件，通过设置时间间隔，应力管理软件自动生成相应的数据表和应力曲线，工作人员根据应力管理软件生成的数据表和应力曲线，可以对防水密闭墙的受力状态进行分析。
50.根据本发明实施例的井下采空区防水密闭墙应力监测方法包括以下步骤：
51.利用应力监测装置1监测防水密闭墙上的应力；
52.将应力形成应力数据；
53.利用存储器21存储应力数据；
54.利用采集器22依次采集存储器21内存储的应力数据；
55.将采集器22采集的应力数据传输给分析装置3；
56.分析装置3根据数据信息生成数据表和数据曲线，并分析当前防水密闭墙的受力状态。根据本发明实施例中的井下采空区防水密闭墙应力监测方法，具有步骤简单、连续监测、效率高、精确度高的特点。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
62.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。