本實用新型涉及煤炭開采工程技術領域，特別是涉及一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置。
背景技術：
在煤炭開采過程中，在采場和巷道支承壓力影響區(qū)廣泛采用單體支柱進行補強支護、超前支護或者臨時支護。在采掘過程中，頂板在上覆巖層重力和采動應力的雙重影響下，在短期內(nèi)發(fā)生較大的彎曲下沉，隨著疊加應力的增大，單體支柱會產(chǎn)生壓縮變形、彎曲變形，甚至折斷，造成支護失效。
目前，常采用在單體立柱上標示刻度的方法獲得支柱的壓縮量，通過讀取支柱初撐頂板和在頂板來壓時支柱某一點的刻度差值，得到支柱的壓縮量，但受制于井下工作環(huán)境和工人勞動效率的限制，并不能大面積、及時動態(tài)地獲得支柱的壓縮量。
因此，市場上急需一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置，用以解決在監(jiān)測支柱的壓縮量時，不能大面積、及時動態(tài)地獲得支柱的壓縮量的問題。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置，用以解決當下在監(jiān)測支柱的壓縮量時，不能大面積、及時動態(tài)地獲得支柱的壓縮量的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：
一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置，包括：
單體支柱缸體、單體支柱活柱，所述單體支柱活柱底端套接于所述單體支柱缸體內(nèi)；
形變感應裝置，所述形變感應裝置包括有承壓筒、形變感應裝置缸體、彈性組件以及高彈性膜片，所述高彈性膜片設置于所述形變感應裝置缸體內(nèi)，所述彈性組件設置于所述形變感應裝置缸體內(nèi)，所述承壓筒的一端套接于所述形變感應裝置缸體內(nèi)、并與所述彈性組件一端接觸，所述承壓筒的另一端與所述單體支柱活柱底端相接觸，所述彈性組件的另一端與所述高彈性膜片連接，所述形變感應裝置缸體套接于所述單體支柱缸體內(nèi)并與所述單體支柱缸體固定連接；
形變測量裝置，所述形變測量裝置包括有形變轉(zhuǎn)換元件、信息傳遞線以及信息處理器，所述形變轉(zhuǎn)換元件與所述高彈性膜片連接、并將所述高彈性膜片的形變轉(zhuǎn)化為可測量信號，所述形變測量裝置通過所述信息傳遞線與所述信息處理器相連。
優(yōu)選地，所述單體支柱缸體的開口端內(nèi)部為圓錐面，所述單體支柱活柱與所述圓錐面之間設置有彈性球體。
優(yōu)選地，所述高彈性膜片上設置有彈性固位孔，所述彈性組件包括有限位板、密封圈、彈簧以及導向桿，所述導向桿與所述限位板固定連接，所述彈簧一端固定于所述導向桿，所述彈簧另一端固定于所述彈性固位孔，所述承壓筒通過所述密封圈與所述限位板接觸。
優(yōu)選地，所述限位板的面積大于所述承壓筒的橫截面積。
優(yōu)選地，所述彈簧為高強度合金彈簧。
優(yōu)選地，所述的承壓筒、所述限位板以及所述導向桿位于所述高彈性膜片的中心軸線上。
優(yōu)選地，所述形變轉(zhuǎn)換元件為光纖光柵，所述信息傳遞線包括有尾纖、鎧裝光纜以及光纜線，所述尾纖、所述鎧裝光纜以及所述光纜線依次連接，所述尾纖與所述光纖光柵相連，所述光纜線與所述信息處理器相連。
優(yōu)選地，所述光纖光柵為光纖Bragg光柵，所述高彈性膜片的材料為3J2鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強化型高彈性合金鋼。
優(yōu)選地，所述光纖光柵設置于所述高彈性膜片的中心軸線上。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術取得了以下技術效果：
通過設置本實用新型的形變感應裝置以及形變測量裝置，可以實時、動態(tài)的獲得每根單體支柱的壓縮量及受力大小，監(jiān)測采場巷道每根單體支柱的形變，為采場巷道頂板管理及維護提供重要指導作用，為井下煤礦工人生命安全和煤炭安全高效開采提供保障。
同時，本實用新型的裝置體積小，測量精度高，可以實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)存儲，操作簡單靈活，有效提高作業(yè)效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-單體支柱活柱、2-單體支柱缸體、3-承壓筒、4-密封圈、5-限位板、6-形變感應裝置缸體、7-導向桿、8-彈簧、9-高彈性膜片、10-彈性固位孔、11-圓錐面、12-彈性球體、13-螺紋孔、14-光纖光柵、15-尾纖、16-鎧裝光纜、17-光纜線。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
本實用新型的目的是提供一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置，用以解決在監(jiān)測支柱的壓縮量時，不能大面積、及時動態(tài)地獲得支柱的壓縮量的問題。
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1為本實用新型實施例一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
本實用新型公開了一種機械式恒阻單體支柱形變監(jiān)測裝置，包括：單體支柱活柱1、單體支柱缸體2、承壓筒3、密封圈4、限位板5、形變感應裝置缸體6、導向桿7、彈簧8、高彈性膜片9、彈性固位孔10、圓錐面11、彈性球體12、螺紋孔13、光纖光柵14、尾纖15、鎧裝光纜16、光纜線17。
其中，單體支柱活柱1底端套接于單體支柱缸體2內(nèi)；單體支柱缸體2的開口端內(nèi)部為圓錐面11，單體支柱活柱1與圓錐面11之間設置有彈性球體12。彈性球體12卡在單體支柱缸體2與單體支柱活柱1之間的圓錐面11上，限制單體支柱活柱1的位移。
形變感應裝置包括有承壓筒3、形變感應裝置缸體6、彈性組件以及高彈性膜片9，高彈性膜片9設置于形變感應裝置缸體6內(nèi)，彈性組件設置于形變感應裝置缸體6內(nèi)，承壓筒3的一端套接于形變感應裝置缸體6內(nèi)、并與彈性組件一端接觸，承壓筒3的另一端與單體支柱活柱1底端相接觸，彈性組件的另一端與高彈性膜片9連接，單體支柱缸體2底部以及形變感應裝置缸體6底部設置有螺紋孔13，形變感應裝置缸體6套接于單體支柱缸體2內(nèi)并與單體支柱缸體2通過螺栓固定連接。在本實施例中，高彈性膜片9上設置有彈性固位孔10，彈性組件包括有限位板5、密封圈4、彈簧8以及導向桿7，導向桿7與限位板5固定連接，彈簧8一端固定于導向桿7上，彈簧8另一端固定于彈性固位孔10，承壓筒3通過密封圈4與限位板5接觸，密封圈4同時起到固定承壓筒3的作用。限位板5的面積大于承壓筒3的橫截面積，從而為承壓筒3提供穩(wěn)定的支撐，防止限位筒發(fā)生偏移。其中，彈簧8采用高強度合金彈簧8，以保證彈簧8的承壓能力，確保裝置的可靠性，彈簧8的極限壓縮長度大于圓錐面11的傾斜長度。承壓筒3、限位板5以及導向桿7位于高彈性膜片9的中心軸線上，從而保證壓力的垂直傳遞，從而保證高彈性膜片9處所受的壓力為正壓力，保證彈性膜片處測得形變的準確性。在本實用新型的另一個實施例中，彈性組件包括有限位板5、密封圈4、液壓缸以及液壓桿，液壓缸與形變感應裝置缸體6滑動連接，限位板5與液壓缸固定連接，液壓桿設置于液壓缸內(nèi)并形成液壓組件，液壓桿與彈性膜片固定連接，承壓筒3通過密封圈4與限位板5接觸。承壓筒3、限位板5以及液壓桿位于高彈性膜片9的中心軸線上，從而保證壓力的垂直傳遞，從而保證高彈性膜片9處所受的壓力為正壓力，保證彈性膜片處測得形變的準確性。
形變測量裝置包括有形變轉(zhuǎn)換元件、信息傳遞線以及信息處理器，形變轉(zhuǎn)換元件與高彈性膜片9連接、并將高彈性膜片9的形變轉(zhuǎn)化為可測量信號，形變測量裝置通過信息傳遞線與信息處理器相連。在本實施例中，形變轉(zhuǎn)換元件為光纖光柵14，信息傳遞線包括有尾纖、鎧裝光纜16以及光纜線17，尾纖、鎧裝光纜16以及光纜線17依次連接，尾纖與光纖光柵14相連，光纜線17與信息處理器相連。其中，光纖光柵14為光纖Bragg光柵，高彈性膜片9的材料為3J2鐵-鎳-鉻系奧氏體沉淀強化型高彈性合金鋼。光纖光柵14設置于高彈性膜片9的中心軸線上。高彈性膜片9受力產(chǎn)生微形變后，導致連接在高彈性膜片9上的光纖光柵14中心波長發(fā)生偏移，將微變形通過尾纖、鎧裝光纜16及光纜線17傳遞到信息處理器。在本實用新型的另一個實施例中，形變轉(zhuǎn)換元件為半導體壓電阻型壓力傳感器，信息傳遞線為普通銅質(zhì)電線，信息處理器為電腦。壓力傳感器通過普通銅質(zhì)電線與信息處理器相連。高彈性膜片9受力產(chǎn)生微變形后，導致連接在高彈性膜片9上的半導體壓電阻型壓力傳感器靜電容量發(fā)生變化，進而導致電路中的電流發(fā)生變化，并通過銅質(zhì)電線將電流變化傳遞至信息處理器。
本實用新型在出廠時各組成部分已安裝完畢，通過高強度螺釘將形變感應裝置固定在單體支柱缸體2內(nèi)部。固定完成后，將單體支柱豎直布置，并與施工地點的頂板接觸。在頂板壓力的作用下，單體支柱活柱1發(fā)生垂直位移，導致彈性組件發(fā)生壓縮變形，使高彈性膜片9發(fā)生微變形，通過連接在高彈性膜片9上的形變轉(zhuǎn)化元件，將形變信號轉(zhuǎn)化為可測量信號，并通過信息傳遞線，將形變信號傳送至信息處理器，由信息處理器進行數(shù)據(jù)分析和處理，得到單體支柱的下縮量。
本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。