一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置的制作方法

本技术属于数据监测，具体涉及一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置。

背景技术：

1、目前，膏体充填技术已成为开采“三下”压煤及减小地压显现的主要技术手段。采用膏体充填技术可以大幅度提高地下资源采出率，为矿山可持续发展创造有利条件。膏体充填技术是实现矿山绿色开采的主要技术途径，具有广阔的应用前景。

2、膏体充填之后，在地下形成的充填体将代替矿体支承上覆岩体，充填体的稳定性直接影响地表建筑物及生态的稳定，而充填体的应力状态与变形量是判断充填体稳定的重要指标。目前主要采用不同设备分别对充填体应力及变形进行观测，两种监测数据关联度较差，不利于反应充填体应力-变形时空演化关系。因此，研发一种集成装置可同时监测充填体应力-变形数据具有重要意义。

技术实现思路

1、针对目前应力及变形检测数据关联性差，监测手段不足的问题，本实用新型提供了一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

3、为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

4、一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，包括底盘、应力传感器、位移传感器托盘、位移传感器、下缸体、上缸体、延伸缸；

5、所述延伸缸套插在上缸体顶部，所述上缸体套插在下缸体内；在所述下缸体的底部设有外螺纹，在所述位移传感器托盘内壁设有内螺纹，所述位移传感器托盘与下缸体通过外螺纹和内螺纹螺纹连接；所述下缸体套插在底盘中；

6、所述底盘由底部钢板和底座焊接而成；所述应力传感器设置在底座内的底部钢板上；所述位移传感器固定设置在所述位移传感器托盘内；

7、下缸体内壁安装有若干防跳绳限位滑轮，作为位移传感器拉绳的运行轨道；

8、上缸体顶部焊接有上缸体顶盖，在上缸体顶盖中心焊接有一钢棒，所述钢棒垂立在上缸体内部，所述钢棒下部开设有水平穿绳孔，所述位移传感器拉绳穿过水平穿绳孔并通过接线端子固定；所述钢棒底端的两侧分别设有高强度压缩弹簧，所述高强度压缩弹簧的两侧设有防滑楔块，用于限制上缸体随意滑动；

9、所述钢棒的长度大于上缸体的长度50-100mm，上部缸体一侧开槽避免下向移动过程中触碰下缸体防跳绳限位滑轮。所述延伸缸上顶部焊接有延伸缸托盘。

10、进一步，在所述底座的侧壁上开设有底座接线孔，用于穿过应力传感器数据线，需对底座接线孔进行密封；在所述下缸体下部侧壁上设有下缸体接线孔，用于穿过位移传感器数据线。

11、进一步，所述应力传感器通过应力传感器数据线与井下监测站或井下数据采集分站连接；所述位移传感器通过位移传感器数据线与井下监测站或井下数据采集分站连接，所述井下数据采集分站与地面集中监控系统相连接。

12、进一步，在底部钢板上开孔，通过锚杆将底部钢板固定于底板；在延伸缸托盘上开孔，通过锚杆将延伸缸托盘固定于顶板。

13、进一步，所述底座为双曲线形圆柱底座或圆柱底座；所述底座周边焊接肋板与底部钢板形成整体；所述延伸缸托盘与延伸缸外壁采用双曲线结构焊接或肋板结构焊接。

14、进一步，延伸缸与上缸体和上缸体与下缸体之间均是快插结构。组装和拆卸方便快捷。

15、进一步，所述下缸体的总长度根据充填体高度及充填体变形量程确定；所述延伸缸的长度应能保证接顶充分。

16、进一步，在上缸体的外壁套设有密封胶套用于对上缸体和下缸体进行密封。

17、进一步，密封胶套的两端用预紧管箍紧固密封。

18、一种在地下矿山中监测膏体充填体应力与变形的方法，包括以下步骤：

19、步骤1，在待充填区域适当位置布置顶板与底板；

20、步骤2，在底盘的底部钢板上开孔，通过锚杆将底部钢板固定于底板；在底座内部布置应力传感器，应力传感器数据线由底座接线孔引出，并对底座接线孔密封；

21、步骤3，将位移传感器通过螺丝固定在位移传感器托盘内，抽出位移传感器拉绳依次穿过下缸体内侧壁上安装的防跳绳限位滑轮，穿过上缸体内钢棒上的水平穿绳孔，并用接线端子加以固定；位移传感器数据线由下缸体上的下缸体接线孔引出；

22、步骤4，将上缸体插入下缸体内，由防滑楔块调整上缸体的初始位置；将位移传感器托盘通过螺纹连接到下缸体底部；再将位移传感器托盘、下缸体和上缸体连接后的整体放置于底盘中；

23、步骤5，将密封胶套套在上缸体外，再用预紧管箍将密封胶套的两端紧固密封，所述密封胶套的长度应略大于上缸体的长度，避免充填浆液时影响上缸体的移动；

24、步骤6，依据上缸体距顶板的距离确定延伸缸的长度，保证装置整体与顶板和底板充分接触，延伸缸下部为凹台结构，套设在上缸体顶部，快速插接使用；

25、步骤7，应力传感器数据线和位移传感器数据线引入井下监测站进行监测，井下监测站与地面集中监控系统连接，在地面对充填体状态实时监测。

26、与现有技术相比本实用新型具有以下优点：

27、充填体产生变形后，上部缸作为装置活动部分带动位移传感器拉绳移动，上部缸设置限制滑动楔块保证计数准确。无需在下部缸体内设置限位弹簧，可增大变形值观测量程，同时减少装置成本。

28、本装置能够将充填体应力及变形数据集成监测，克服已有监测手段的不足。装置可通过数据传输线连接井下监测站进行数据采集与观测，井下监测站也可与地面集中监控系统连接，人员无需入井即可对充填体状态实时监测。

技术特征：

1.一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于，包括底盘（1）、应力传感器（2）、位移传感器托盘（3）、位移传感器（4）、下缸体（5）、上缸体（6）、延伸缸（7）；

2.根据权利要求1所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：在所述底座（102）的侧壁上开设有底座接线孔（103），用于穿过应力传感器数据线（201），需对底座接线孔（103）进行密封；在所述下缸体（5）下部侧壁上设有下缸体接线孔（503），用于穿过位移传感器数据线（401）。

3.根据权利要求2所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：所述应力传感器（2）通过应力传感器数据线（201）与井下监测站或井下数据采集分站连接；所述位移传感器（4）通过位移传感器数据线（401）与井下监测站或井下数据采集分站连接，所述井下数据采集分站与地面集中监控系统相连接。

4.根据权利要求3所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：在底部钢板（101）上开孔，通过锚杆将底部钢板（101）固定于底板；在延伸缸托盘（701）上开孔，通过锚杆将延伸缸托盘（701）固定于顶板。

5.根据权利要求1所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：所述底座（102）为双曲线形圆柱底座或圆柱底座；所述底座（102）周边焊接肋板与底部钢板（101）形成整体；所述延伸缸托盘（701）与延伸缸（7）外壁采用双曲线结构焊接或肋板结构焊接。

6.根据权利要求1所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：延伸缸（7）与上缸体（6）和上缸体（6）与下缸体（5）之间均是快插结构。

7.根据权利要求1所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：所述下缸体（5）的总长度根据充填体高度及充填体变形量程确定；所述延伸缸（7）的长度应能保证接顶充分。

8.根据权利要求1所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：在上缸体（6）的外壁套设有密封胶套（8）用于对上缸体（6）和下缸体（5）进行密封。

9.根据权利要求8所述的一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，其特征在于：密封胶套（8）的两端用预紧管箍（9）紧固密封。

技术总结
本技术公开了一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，属于数据监测技术领域。本技术一种地下矿山膏体充填体应力与变形监测装置，包括底盘、应力传感器、位移传感器托盘、位移传感器、下缸体、上缸体、延伸缸、密封胶套及预紧管箍，延伸缸套插在上缸体顶部，上缸体套插在下缸体内，下缸体套插在底盘中。应力传感器、位移传感器数据线可连接至井下监测站或由井下数据采集分站连接至地面集控中心，对地下充填体状况进行远程实时监测。

技术研发人员：宋光远,申骏超,杨振峰,刘丹卓
受保护的技术使用者：山西中矿充填科技有限公司
技术研发日：20231027
技术公布日：2024/6/13