[发明专利]煤矿深立井井壁安全监测装置及其监测方法

权利要求书

1.一种煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，包括井壁内力监测装置、井壁竖向位移监测装置和计算机处理系统，所述井壁内力监测装置包括在深立井同一安装层的井壁的内壁中水平均布的若干内力测试传感器，每一安装层的内力测试传感器的数据由数据采集线经采集总线传输至地面计算机处理系统中；

所述井壁竖向位移监测装置包括在深立井中沿井壁竖向安装的竖向位移传感器，竖向位移传感器的数据由数据采集线经采集总线传输至地面计算机处理系统中；

所述竖向位移传感器包括分别上、下固定安装于井壁的内壁中的铰支座和滑动支座，铰支座和滑动支座分别与电位器的可动电刷相连，铰支座的外部的末端固定设置有一竖直向下的杆，杆的下端为中空结构，滑动支座外部末端固定设置有一竖直向上的芯柱，芯柱上半部分伸入到杆的下端的中空结构中，且芯柱与杆的中空结构内壁之间有间隙，芯柱在杆的中空结构中能够上下自由移动；当井壁竖向位移发生变化时，铰支座和滑动支座发生相对位移，表现为杆下部与芯柱的相对滑动，导致可动电刷移动，引起电位器移动端的电阻变化；阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向，通过电位器元件将杆下部与芯柱的相对滑动转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出，从而监测井壁的竖向位移的变化。

2.如权利要求1所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，所述深立井中有多个安装层。

3.如权利要求1或2所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，每一安装层的井壁内壁中分别对称布置四个内力测试传感器。

4.如权利要求1所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，所述内力测试传感器安装于井壁内壁的孔中，并用环氧树脂胶将内力测试传感器与孔壁紧密连接在一起。

5.如权利要求1或4所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，所述内力测试传感器包括一圆柱形内筒，内筒外圆周上靠近两端处分别设置有应变片，监测井壁内壁不同位置处的内力变化。

6.如权利要求5所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，所述所述内力测试传感器包括上内力测试传感器和下内力测试传感器。

7.如权利要求1所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，所述杆为刚性杆。

8.如权利要求1所述的煤矿深立井井壁安全监测装置，其特征是，所述铰支座和滑动支座均垂直安装于井壁的内壁中。

9.一种利用权利要求1所述煤矿深立井井壁安全监测装置的监测方法，其特征是，包括以下步骤：

1）对深立井井筒穿越地层分析，确定关键层位，即井壁最容易出现破坏的范围，确定为关键层位，并通过采场布置确定每层位传感器布置方向，将内力测试传感器安装于井壁内壁的孔中，并用环氧树脂胶将内力测试传感器与孔壁紧密连接在一起，实现应变片与混凝土内壁的协同变形，从而掌握内壁的应力状态；

2）井壁施工完成后，并且已经永久改绞完毕后在主井、副井和风井选择1个或2个井筒安装井壁内力监测装置和井壁竖向位移监测装置；

3）通过井壁内力监测装置和井壁竖向位移监测装置的数据数据采集线经采集总线将采集到的数据传输至地面计算机处理系统中处理分析，确定安全状态；

4）根据应力屈服强度理论以及应变突变理论，并结合监测结果，制定安全预警标准。

10.如权利要求9所述的监测方法，其特征是，所述步骤3）中的计算机处理系统采用Browser/Server三层体系结构，系统由用户界面层、商业逻辑层、数据库服务层构成三层分布式结构；客户机端只有用户界面层，服务器端由商业逻辑层、数据库服务层构成，商业逻辑层负责接受远程或本地的数据查询请求，然后运行服务器脚本，借助于命令表把数据请求通过发送到数据库服务层上以获取相关数据，再把结果数据转化成HTML及各种脚本传回客户的用户界面层负责管理数据库，处理数据更新及完成查询要求、运行存储过程；当计算机数据采集完成后，对数据进行处理，当数据变化量大于存储下限时，更新该传感器测量数据，否则，保持原数据不变；并将当前数据与所有报警设定值相比较，超过任意设定值则进行相应的报警。