[发明专利]矿层采动过程覆岩位移连续监测系统及其构建方法

权利要求书

1.一种矿层采动过程覆岩位移连续监测系统，其特征在于：包括贯穿采动区上覆岩层的测斜钻孔(1)、设置于测斜钻孔(1)内的测斜管组件、设置于测斜管组件内的监测装置和设置于地面的监测站(2)；所述测斜钻孔(1)与测斜管组件之间通过灌浆填充，所述测斜管组件包括测斜管(3)和管接头(4)，所述测斜管(3)内相对设置有两条轴向导槽(3a)，测斜管(3)以导槽(3a)正对的方式同轴并列设置并通过管接头(4)首尾相接，位于最下端的测斜管底端设置锥形管底装置(5)，所述管底装置(5)上连接有安全绳I；所述监测装置包括固定式测斜仪(6)、滑轮组件(7)、连接杆I(8)和一端设置万向节的连接杆II(9)，所述滑轮组件(7)通过连接杆I(8)和连接杆II(9)串连形成柔性链结构，所述固定式测斜仪(6)选择性安装于滑轮组件(7)上，滑轮组件(7)上连接有安全绳II，滑轮组件(7)的滑轮嵌入导槽(3a)形成监测装置可沿测斜管组件上下移动的结构；所述固定式测斜仪(6)的监测数据输入监测站(2)。

2.一种所述的矿层采动过程覆岩位移连续监测系统的构建方法，包括以下工序：钻测斜钻孔→安装测斜管和注浆管→灌浆→安装固定式测斜仪→安装用于悬挂测斜管内仪器的孔口支撑架，其特征在于：

所述安装测斜管工序包括以下步骤：

1)测斜管安装前进行预接，将带轴向导槽的测斜管通过管接头进行首尾预连接，连接时使导槽对正，然后在管接头处钻定位孔，并对测斜管和管接头进行标记和编号；

2)将安全绳I一端固定连接在锥形管底装置上，另一端栓于测斜钻孔孔口的收放卷筒I上；

3)将第一根测斜管与管底装置固定连接，在连接缝隙处灌胶进行密封，拉紧安全绳I，并缓放测斜管使其上管口下降至测斜钻孔孔口；

4)根据现场矿层开采的实际情况，分析确定覆岩移动的方向，转动测斜管角度，保证测斜管上两个相对设置的导槽沿覆岩移动方向和垂直于覆岩移动方向分布；

5)将注浆管固定绑扎在测斜管上，使注浆管的出口距离管底装置10m-20m，并在注浆管上每隔50m～70m处预设出浆孔；

6)在已安装的测斜管上端连接部位涂抹粘合剂，将管接头套入已安装的测斜管并使其与测斜管固定连接；

7)将下一根测斜管的下端连接部位涂抹粘合剂后，插入管接头，通过步骤1所钻的定位孔定位并使其与管接头固定连接；

8)将连接好的测斜管连同安全绳I、注浆管放入测斜钻孔中；

9)重复步骤5～7继续连接下一根测斜管直至达到所需深度，同时，记录所安装的测斜管根数和总长度；

所述灌浆工序中，灌浆浆液由水和水泥混合成粘稠状，水泥选用325#或425#，注浆的压力不大于1MPa，灌浆过程中向测斜管中注满清水并用钻机固定孔口测斜管以平衡灌浆过程中浆液的浮力，首次灌浆后，浆液会出现回落的现象，待回落后再进行补灌直至浆液距离孔口2m为止；

所述安装固定式测斜仪工序中，将滑轮组件通过普通连接杆I和一端设置万向节的连接杆II串连形成柔性链结构，将安全绳II一端与位于底端的滑轮组件固定连接，另一端缠绕于收放卷筒II上，根据所需监测岩层的深度预先设计好连接杆I、连接杆II和固定测斜仪的下放顺序，选择滑轮组件安装固定式测斜仪，然后通过安全绳II按预先设计好的放置顺序放入测斜管内，让滑轮组件的滑轮嵌入导槽内并使固定式测斜仪的主方向与岩层的主要移动方向一致，将固定测斜仪的信号电缆捆绑于连接杆上，记录各固定式测斜仪的序列号、安装组号和安装位置；各固定式测斜仪的监测信号通过沿测斜管引出的电缆输入到监测站的数据采集系统。

3.根据权利要求2所述的矿层采动过程覆岩位移连续监测系统的构建方法，其特征在于：所述安装测斜管工序的步骤3中，当测斜钻孔内有水时，通过向测斜管内注入水来平衡测斜钻孔内水对测斜管的浮力。

4.根据权利要求3所述的矿层采动过程覆岩位移连续监测系统的构建方法，其特征在于：所述安装测斜管工序的步骤6中，在管接头连接处用粘合剂粘合并等待粘合剂凝固达到预定的强度后，在管接头两端用防水型宽胶带包扎进行密封。

5.根据权利要求4所述的矿层采动过程覆岩位移连续监测系统的构建方法，其特征在于：所述安全绳I和安全绳II均为Φ4mm的不锈钢丝绳。

6.根据权利要求5所述的矿层采动过程覆岩位移连续监测系统的构建方法，其特征在于：所述安装固定测斜仪工序中，最多隔3根连接杆安装一个滑轮组件。