[发明专利]一种智能监测岩溶与采空区顶板垮落程度的装置及方法

说明书

本发明提供了一种智能监测岩溶与采空区顶板垮落程度的装置及方法，其装置包括磁圈、磁电感应器、信号放大器以及信号处理装置，岩溶或采空区顶板上具有利用钻孔设备钻出的垂直贯穿岩溶或采空区顶板的钻孔，磁圈包括多个磁圈，多个磁圈等距间隔设于所述钻孔的孔壁上，磁电感应器向下通过钻孔并穿过每一个磁圈悬吊于岩溶或者采空区顶板下表面以下一定距离。监测方法为：当岩溶或采空区顶板底层垮落时，信号处理器自动采集分析磁圈掉落的时间和顶板的垮落的厚度，并计算出顶板垮落频率和顶板岩层剩余的厚度，当剩余的顶板岩层厚度达到设定的临界垮落厚度或垮落频率时，信号处理器控制报警器报警并将报警系统通过GPRS无线发射器发送到移动终端。

技术领域

本发明涉及岩溶与采空区顶板垮落监测，特别是一种智能监测岩溶与采空区顶板垮落程度的装置及方法。

背景技术

岩溶区域广泛分布于我国的贵州、云南、广西、重庆、四川、湖北、山东等省份，其面积约占我国国土面积的1/3。随着近年来城市化步骤不断加快，地铁工程、城市道路交通工程、地下商城等地下工程项目逐年增加，地面沉降，地面塌陷等问题不断凸显，不仅影响了周围自然环境，还造成了严重的经济损失。其中岩溶塌陷是地下工程在岩溶地区修建过程中较为常发的地质灾害，由于其在空间上具有隐蔽性，在时间上具有渐进性和突发性，后果上具有严重性和治理难度大等特点，严重威胁着当地人民群众的生命财产安全。

其次，煤炭资源开发占据我国固体矿产资源开发的90％以上，大规模的开采导致地下出现采空区。当采空区的范围足够大时，附近的岩层会发生缓慢的蠕动破坏，一旦超过顶板的强度，便会引起坍塌，引起了整个地区的地表下沉、地表开裂，公路坍塌断裂等现象，甚至居住区建筑由于地基不均匀沉降产生裂缝甚至倾斜，丘陵地区由于岩层缺失导致的山体崩塌、滑坡，带来的损失不可估量。

基于上述背景，如何监测岩溶与采空区顶板垮落是本领域技术人员的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能监测岩溶与采空区顶板垮落程度的装置及方法，以解决上述技术背景中所提出的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种智能监测岩溶与采空区顶板垮落程度的装置，包括磁圈、磁电感应器以及信号处理装置，所述岩溶或采空区顶板上具有利用钻孔设备钻出的垂直贯穿岩溶或采空区顶板的钻孔，所述磁圈包括多个磁圈，多个磁圈等距间隔设于所述钻孔的孔壁上，所述磁电感应器向下通过钻孔并穿过每一个磁圈悬吊于岩溶或者采空区顶板下表面以下一定距离，所述信号处理装置设于地面并与磁电感应器电性连接。

进一步的，所述信号处理装置包括信号放大器、信号处理器、报警器以及GPRS无线发射器，所述信号放大器与磁电感应器电性连接，所述信号处理器与信号放大器电性连接，所述报警器与GPRS无线发射器与信号处理器电性连接。

进一步的，所述信号处理装置还电性连接有太阳能电池板。

一种智能监测岩溶与采空区顶板垮落程度的方法，具体包括：

1)、人工在信号处理器中设置岩溶或采空区顶板岩层厚度、磁圈在岩层钻孔中的间距、以及报警器报警时顶板岩层临界厚度和垮落临界频率信息；

2)、当岩溶或采空区顶板底层垮落时，磁电感应器将感应电流转换为电信号传送给信号放大器做放大处理，放大后的信号再传输到信号处理器；

3)、信号处理器自动采集分析磁圈掉落的时间和顶板的垮落的厚度，并计算出顶板垮落频率和顶板岩层剩余的厚度，当剩余的顶板岩层厚度达到设定的临界垮落厚度或垮落频率时，信号处理器控制报警器报警并将报警信号通过GPRS无线发射器发送到移动终端。