[发明专利]采空区上覆基本顶岩层动态沉降量的观测装置及方法

摘要

本发明公开了一种采空区上覆基本顶岩层动态沉降量的观测装置及方法，属于煤矿开采矿压观测技术领域。包括测量单元、传输单元及接收单元，测量单元为一测量传感器探头，实际观测时，测量传感器探头安装在测试钻孔内，其包括树脂药包、位移传感器、固定机构及紧固爪，测量传感器探头将位移传感器与其所处岩层固定，随岩层同时运动，实时观测并记录岩层的下沉量，并再通过数据接收器对岩层的运动情况进行实时分析；传输单元包括数据传输导线及用于保护数据传输导线的柔性护管，数据传输导线位于柔性护管内；接收单元包括数据接收器，数据接收器设置多个传输通道。本发明可以为巷道的支护设计、沿空留巷、覆岩控制等工作提供技术支持。

主权项

1.一种采空区上覆基本顶岩层动态沉降量的观测方法，其特征在于，其所采用的观测装置包括测量单元、传输单元及接收单元，所述测量单元为一测量传感器探头，实际观测时，所述的测量传感器探头安装在测试钻孔内，所述的测量传感器探头包括树脂药包、位移传感器、固定机构及紧固爪，所述的固定机构为一扁圆柱体，在所述扁圆柱体的底部设置有凹形槽，所述的凹形槽用于与钻杆或杆体结构连接，在所述扁圆柱体的一侧留有用于穿过连接导线的预留孔，所述的紧固爪位于所述扁圆柱体的底部，对所述扁圆柱体进行固定，所述的位移传感器位于所述扁圆柱体的顶部，当进行实际观测时，所述的位移传感器通过导线与所述的接收单元连接在一起；所述的树脂药包位于所述固定机构的顶部，且将所述的位移传感器包裹在内，所述的树脂药包其外层为一层薄膜，内部装填有粘结剂，所述的树脂药包用于将位移传感器和固定机构与岩层快速粘结成一个整体；所述的传输单元包括数据传输导线及用于保护所述数据传输导线的柔性护管，所述的数据传输导线位于所述柔性护管内；所述的接收单元包括数据接收器，所述的数据接收器设置多个传输通道，用于同时接收多个所述位移传感器监测到的位移数据；所述的紧固爪设置有四个，每个紧固爪与所述的扁圆柱体底部焊接在一起，紧固爪外撇15‑20°；所述的观测方法依次包括以下步骤：a选取双巷掘进的采煤工作面作为研究对象，上一工作面切眼贯通后，在下一个工作面的顺槽内靠近切眼位置布置钻孔并对钻孔的相关参数进行设计；b根据钻孔的设计参数进行钻孔施工；c安装所述的观测装置；d观测搜集数据：观测工作从上一工作面的切眼开始推进时实时进行，根据预先计算的基本顶岩梁的断裂步距及工作面的推进速度，设置好数据接收器的数据采集间隔，通过数据接收器将所有观测探头测量得到的数据实时记录和存储，观测周期为基本顶岩梁的初次断裂加上2～3个周期断裂的时间范围，当判定基本顶岩梁周期断裂了3次以上时，观测工作停止；在观测周期内，观测人员定期将测量数据采集出来在地面计算机上进行汇总分析；e老顶岩梁最终沉降值的计算和确定：数据采集结束后，对观测数据进行整理分析，并建立上覆基本顶岩梁下沉的几何结构模型，根据前面几个钻孔的初始及最终沉降数据，计算得到基本顶岩梁的下沉速度，同时得到断裂后的岩梁在采空区上方处于最终水平状态时的最终沉降值；根据观测结束时靠近工作面煤壁处的一组钻孔的观测数据，同时依据建立的上覆基本顶岩梁下沉的几何结构模型，计算得到基本顶岩梁在工作面后方的倾斜下沉系数，得到该系数K值，利用所述K值反推基本顶岩梁在下沉过程中在任何位置的实时沉降量；f结合相关理论计算确定采空区冒落矸石的碎胀系数。