[实用新型]一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及相似模拟实验监测技术领域，尤其涉及一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统。

背景技术

在煤矿生产过程中，采空区顶板失稳断裂、冒落引发的空气冲击波，对井下的机械设备及作业人员危害极大。因此，监测采空区顶板的活动规律成为了煤矿生产安全事项的研究重点。除了理论分析、现场观测之外，相似模拟实验也是一种有力的科学研究手段，可以利用在模型上出现的现象推断原型中可能发生的矿压规律，从而为现场实践提供预测。

目前，相似模拟实验中测量采空区顶板位移的方法以照相法和应变片法居多。照相法是在模型框架四周布置标尺，同时在煤岩层上固定测标，实验过程中对模型整体进行多次拍照，实验结束后根据比例计算测标的位移变化。应变片法是在铺设模型的同时将应变片埋入监测点，实验过程中应变片可通过线路将监测点处于弹塑性阶段的应力应变关系传入计算机中，以进行后期分析。但是，照相法无法测量非均匀的小变形，不能实时显示监测结果，并且后期计算耗时、精确度较差；应变片法的操作程序严格繁琐，无法获得岩层断裂后的应力应变关系，也无法监测位移与时间信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统，用以解决背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统，包括相似模拟实验台、托杆、支架、激光发射装置、光杠杆反射装置、显示屏、数据采集器以及计算机。所述相似模拟实验台包括模型铺设框架、模拟煤岩层和回采工作面；所述托杆紧贴于采空区顶板下部；所述支架是由支架横梁和支架垂直梁构成的框架；所述激光发射装置发射出水平方向上的扇形光至光杠杆反射装置；所述光杠杆反射装置固定于托杆一端，可将接收到的激光反射到显示屏上；所述显示屏上遍布光电传感器，所述光电传感器将转换的电信号通过数据采集器传送到计算机。

作为优选，所述托杆有数根，每根托杆两端分别设有水平套筒和正交套筒；水平套筒设在靠近显示屏一侧的托杆一端，套于支架横梁上；正交套筒设在远离显示屏一侧的托杆一端，套于支架垂直梁上。

进一步地，所述水平套筒为无磁性套筒，托杆能以水平套筒为支点作平面旋转；所述正交套筒为有磁性套筒，可上下移动磁吸于垂直梁上。

进一步地，所述远离显示屏一侧的支架垂直梁的数目与光杠杆反射装置、正交套筒的数目均相同。

作为优选，在每一托杆靠近显示屏一侧的一端上布置光杠杆反射装置，多根托杆上布置多个光杠杆反射装置。

采用上述技术方案的有益效果是：

本实用新型技术方案采用一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统，通过光杠杆反射装置的转动将激光的变化反映到显示屏上，最终经计算机程序得到采空区顶板位移随时间的变化。本实用新型设计合理，操作简便，精确度高，可实时显示、记录当前采空区顶板冒落发生的时间和下沉量，具有良好的监测效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的支架与托杆之间的连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的水平套筒的剖面图；

图4为本实用新型实施例提供的正交套筒的剖面图；

图中：1、相似模拟实验台；2、光杠杆反射装置；3、水平套筒；4、激光发射装置；5、光电传感器；6、显示屏；7、数据采集器；8、计算机；9、支架；10、正交套筒；11、托杆。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征和优点更加明确，下面结合附图和实施例对本实用新型提供的一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统进行详细说明。

如图1所示，一种相似模拟实验采空区顶板冒落监测系统，包括相似模拟实验台1、托杆11、支架9、激光发射装置4、光杠杆反射装置2、显示屏6、数据采集器7以及计算机8。所述相似模拟实验台1包括模型铺设框架、模拟煤岩层和回采工作面；所述托杆11紧贴于采空区顶板下部；所述支架9是由支架横梁和支架垂直梁构成的框架；所述激光发射装置4发射出水平方向上的扇形光至光杠杆反射装置2；所述光杠杆反射装置2固定于托杆11一端，可将接收到的激光反射到显示屏6上；所述显示屏6上遍布光电传感器5，所述光电传感器5将转换的电信号通过数据采集器7传送到计算机8。

所述激光发射装置4、光杠杆反射装置2、数据采集器7、计算机8等均为现有技术中的设备，本实用新型仅是将它们使用和组合，对其不再赘述。