[发明专利]一种采煤沉陷地裂缝高差测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种采煤沉陷地裂缝高差测量装置及方法，属于地表微地貌测量技术领域，包括设置于裂缝两侧的光源发射组件和光源接收组件，所述光源发射组件包括第一基座、第一固定杆件、光源发射器，所述第一固定杆件的一端与所述第一基座连接，另一端与所述光源发射器连接。本发明利用裂缝较高侧基座上的光源发射器发射光束，通过可伸缩的杆件调节裂缝较低侧基座上的光源接收器高度以接收光束，读取伸缩杆件上竖尺的读数，多次测量获取裂缝高差平均值，可以准确快速的测量裂缝高差，测量精度高，操作简单，便于携带。

技术领域

本发明涉及地表微地貌测量技术领域，具体涉及一种采煤沉陷地裂缝高差测量装置及方法。

背景技术

我国的矿山地质灾情十分严重。地下开采引起的地面塌陷又是矿区最严重的矿山地质灾害之一，在平原区，矿区地表最常见的破坏形式就是开采沉陷，资料显示，每年因煤炭开采造成的塌陷土地面积约2hm²左右，在一些地下潜水位较高的地区，地表沉陷后地表标高达到潜水位以下，就可能形成水坑，沼泽地，使耕地失去使用价值。即使地下水位相对较低，矿层开采后的地表没有积水，但是伴随大量的地裂缝加剧水土流失进而降低土壤质量、破坏生态环境甚至造成矿井透水等矿山地质灾害。

井工开采煤炭导致地表沉陷，地裂缝是其中最典型的微地貌类型，造成耕地质量下降、林地减产、地表构筑物破坏，地裂缝的坡度在1-5度范围，且坡度随着裂缝延展的方向变化。定量表达地表地裂缝的高差(如图1所示)是进行裂缝防治与水土流失控制的重要保障，但是针对采煤沉陷导致的地表地裂缝的测量，需要注意：(1)裂缝的宽度变化和上下高差的变化从几个毫米到几十厘米，如何保证测量的准确度；(2)在非硬化下垫面(耕地、林地等)，裂缝处土质松散易变形，如何尽可能不扰动裂缝，保证测量的稳定性。

目前，没有专门针对地裂缝坡度的测量装置，现有的高差测量方法主要有：直接卷尺测量、测绘工具测量(水准仪、RTK等)、无人机等技术，存在以下几点不足：下垫面不平整，卷尺直接测量误差太大；专业测量工具操作复杂，不适合非专业人员使用；无人机精确到毫米级别，但是成本昂贵，且需要专业的技术人员和后期处理。

因此，针对精准、操作简便、易于携带的采煤沉陷区地表地裂缝测量装置是进行采煤沉陷区地表地裂缝定量评估的关键。为此，提出一种采煤沉陷地裂缝高差测量装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术存在的测量误差大、不适合非专业人员使用的问题，提供了一种采煤沉陷地裂缝高差测量装置，具备结构简单、技术成熟、性价比高、方便易用等优点。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括设置于裂缝两侧的光源发射组件和光源接收组件，所述光源发射组件包括第一基座、第一固定杆件、光源发射器，所述第一固定杆件的一端与所述第一基座连接，另一端与所述光源发射器连接，所述光源接收组件包括第二基座、第二固定杆件、伸缩连接件、光源接收器，所述第二基座与所述第二固定杆件的一端连接，所述伸缩连接件的一端与所述第二固定杆件的另一端活动连接，所述伸缩连接件的另一端与所述光源接收器连接。

更进一步地，所述第一基座与所述第二基座的内部均设置有电源、倾角传感器，所述第二基座的内部还设置有光源传感器，所述第一基座内的电源与所述光源发射器电连接，所述第二基座内的电源与所述光源接收器电连接，所述光源接收器与所述光源传感器通信连接，通过所述倾角传感器实时测量所述第一基座与所述第二基座台面的倾斜角度。

更进一步地，所述第一基座与所述第二基座外表面均设置有用于显示基座台面实时倾角的显示屏，所述显示屏与所述倾角传感器通信连接，与所述电源电连接。

更进一步地，所述伸缩连接件包括带有刻度的伸缩竖尺、竖尺制动螺丝、竖尺固定螺丝，所述伸缩竖尺的一端设置在所述第二固定杆件内部，所述竖尺制动螺丝、竖尺固定螺丝均设置在所述第二固定杆件上并与其螺纹连接，通过所述竖尺制动螺丝调节所述伸缩竖尺的高度，通过所述竖尺固定螺丝固定所述伸缩竖尺的位置。