[发明专利]一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法

权利要求书

1.一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，该系统由监测孔洞（1）、钢基座护筒（2）、环形凸起（3）、防护片（4）、密封圈（5）、滚珠（6）、常速沉陷层护筒（7）、垫片（8）、第一固定端（9）、第一卷尺（10）、慢速沉陷层护筒（11）、第二固定端（12）、第二卷尺（13）、微速沉陷层护筒（14）、第三固定端（15）、第三卷尺（16）、支撑钢杆（17）、滑轮（18）、小指针（19）、配重秤砣（20）、环形钢圈（21）、圆锥顶盖（22）组成。

所述监测孔洞（1）位于煤矿采空区底板上，钢基座护筒（2）位于监测孔洞（1）底部；所述环形凸起（3）分别焊接在钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）上，并通过结构胶或水泥砂浆作用分别锚固于各自对应的层位中；所述钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）顶部有防护片（4）；所述常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）通过密封圈（5）和滚珠（6）分别嵌套于钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）中；所述常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）底部设有垫片（8）；所述第一固定端（9）和第二固定端（12）分别焊接在常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）底部，第三固定端（15）焊接在微速沉陷层护筒（14）的中上部；所述第一卷尺（10）、第二卷尺（13）、第三卷尺（16）一端分别固定在第一固定端（9）、第二固定端（12）和第三固定端（15）上，另一端通过滑轮（18）与配重秤砣（20）连接；所述小指针（19）固定于配重秤砣（20）上面的滑轮（18）旁边；所述微速沉陷层护筒（14）顶端焊接支撑钢杆（17），在支撑钢杆（17）顶部焊接环形钢圈（21），圆锥顶盖（22）置于环形钢圈（21）上。

所述监测方法为：

1）从地面打监测孔洞（1）直至采空区底板，在监测孔洞（1）底部布置钢基座护筒（2），并通过焊接于其上的环形凸起（3）在结构胶或水泥砂浆作用下锚固在围岩中；

2）常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）和微速沉陷层护筒（14）分别通过密封圈（5）和滚珠（6）与钢基座护筒（2）之间层层相互嵌套，并各自通过环形凸起（3）与所属层锚固；

3）分别通过第一固定端（9）和第一卷尺（10）、第二固定端（12）和第二卷尺（13）、第三固定端（15）和第三卷尺（16），借助地面滑轮（18）和配重秤砣（20）组合结构实现实时、连续、小尺度（毫米级）地读取采空塌陷区中常速沉陷层、慢速沉陷层及微速沉陷层的沉陷数值，得到沉陷变化趋势图和不同时间间隔的沉陷量等监测资料。

2.根据权利要求1所述的一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，所述监测孔洞（1）的直径要大于等于300mm；所述钢基座护筒（2）的直径为200mm，高度为冒落带和裂隙带之和；所述常速沉陷层护筒（7）的直径为195mm，慢速沉陷层护筒（11）的直径为190mm，微速沉陷层护筒（14）的直径为185mm，各护筒均由不锈钢材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，所述钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）及微速沉陷层护筒（14）外侧焊接的环形凸起（3）至少为3圈；所述密封圈（5）为橡胶密封圈，滚珠（6）是直径为2.5mm的不锈钢珠；所述防护片（4）焊接于各护筒顶部内缘；所述垫片（8）焊接于各护筒底部外缘。

4.根据权利要求1或3所述的一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，所述钢基座护筒（2）、常速沉陷层护筒（7）、慢速沉陷层护筒（11）及微速沉陷层护筒（14）外侧除环形凸起（3）之外与监测孔洞（1）之间的空间填充细沙或沥青。

5.根据权利要求1或2所述的一种采空塌陷区沉陷监测系统及方法，其特征在于，所述第一固定端（9）为常速沉陷层固定端、第二固定端（12）为慢速沉陷层固定端，分别焊接在常速沉陷层护筒（7）和慢速沉陷层护筒（11）底部，第三固定端（15）为微速沉陷层固定端，焊接在微速沉陷层护筒（14）中上部，其中第一固定端（9）至慢速沉陷层护筒（11）、第二固定端（12）至微速沉陷层护筒（14）底部垫片（8）的距离要分别大于慢速沉陷层和微速沉陷层的沉陷长度。