[发明专利]一种煤系上覆岩层移动监测装置及其监测方法

权利要求书

1.一种煤系上覆岩层移动监测装置，包括传感器监测装置、数据采集装置、地面光学测量装置，其特征在于：

所述的传感器监测装置是在煤系上覆岩层(1)中设置有监测孔(4)，在监测孔(4)中由钢丝绳(18)一端连接末端传感器底座(19)上的钢丝绳固定环(20)，并串接至少两个或两个以上的单元传感器构成传感器组吊装到监测孔(4)中；钢丝绳(18)的另一端通过单元传感器中孔(21)连接并缠绕到地面监测孔(4)口处的阻尼滚筒(17)上预紧；单元传感器弹簧(9)上的单元传感器信号线(11)通过单元传感器中孔(21)连接到多通道动态应变仪(14)上；在单元传感器外壳(8)的外壁与监测孔(4)的内壁间由水泥沙浆(16)注入结成一体；

所述的单元传感器是一个一端封闭，另一端开口的圆筒形单元传感器外壳(8)，在其封闭端的内外端面上设置有单元传感器弹簧固定卡(12)和单元传感器中孔(21)，且外端面的开口内径与其单元传感器外壳(8)的外径相应；在其封闭端内端面上的单元传感器弹簧固定卡(12)中旋转连接固定有单元传感器弹簧(9)，单元传感器弹簧(9)的另一端延伸到单元传感器外壳(8)外；在单元传感器弹簧(9)上设置有单元应变传感器(10)，单元应变传感器(10)上的单元传感器信号线(11)通过单元传感器中孔(21)延伸到封闭端外构成；

所述的单元传感器组是由至少两个或两个以上的单元传感器外壳(8)中外延端头的单元传感器弹簧(9)旋转连接固定到另一单元传感器外壳(8)外端面的开口中；单元传感器外壳(8)的下端头与单元传感器弹簧(9)旋转一并插入到另一单元传感器外壳(8)的外端面的开口中，并将每个单元应变传感器(10)上的单元传感器信号线(11)通过单元传感器中孔(21)延伸到地面监测孔(4)口外构成；

所述的数据采集装置是在地面监测孔(4)口处由两个以上的单元传感器弹簧(9)上的单元应变传感器(10)的单元传感器信号线(11)接入多通道动态应变仪(14)，并连接到计算机(15)上构成；

所述的地面光学测量装置是在地面采空区(2)上设置光学测量标志点C(13)，在地面采空区(2)和煤层(3)区域外以远的、不受采动影响的地面上设置矿区测量控制点A(6)、矿区测量控制点B(7)，采用水准仪或全站仪定期进行光学测量，并与矿区测量控制点A(6)和矿区测量控制点B(7)作对照，监测其在大地坐标下的高程位移情况。

2.一种用于权利要求1所述的煤系上覆岩层移动监测装置的监测方法，该方法按下列步骤进行：

(1)单元应变传感器(10)的信号由多通道动态应变仪(14)接收，并传输到计算机(15)中存储并处理；

(2)当单元应变传感器(10)内的单元传感器弹簧(9)发生拉伸变形时，单元应变传感器 (10)发出电信号传至地面，由数据采集装置接收，经计算机记录单元应变传感器(10)的信号数据，经数据处理，即获得实时的岩层离层位置和离层量；

(3)将上述步骤(2)中的每一个单元传感器所测得离层量相加，即得监测孔(4)范围内的岩层移动的总下沉量；

(4)将连接监测孔(4)口处阻尼滚筒(17)与传感器底座(19)上的钢丝绳(18)进行预紧，并将钢丝绳(18)在监测孔(4)口处设定的刻度位置标定为初始值，当钢丝绳(18)被拉伸时，其拉伸量与钢丝绳(18)标定的初始值相比的拉伸量为监测孔(4)范围内的岩层移动的总下沉量；

(5)采用全站仪对光学测量标志点C(13)，与矿区测量控制点A(6)和矿区测量控制点B(7)进行测量，监测其在大地坐标下的高程变化量；

(6)将上述步骤(2)、(3)、(4)和(5)的岩层离层位置、离层量、总下沉量和高程变化量的测量结果进行计算，得到岩层总体的移动量及其变化状态。