本發(fā)明涉及礦山勘探設(shè)備，尤其是一種礦山采空區(qū)勘探用深度測量裝置。

背景技術(shù)：

1、在煤礦開采過程中，需要將地下煤炭資源開采運(yùn)走，一般會(huì)在掘進(jìn)過程中，采用類似道路上過山隧道方法，逐步打通地下煤炭所在位置到煤礦井口間的隧道，一般會(huì)將開采過程中遇到的礦石、煤炭等運(yùn)送到地面，以便形成合理的運(yùn)送和開采作業(yè)面，隨著煤炭和其他礦石的不斷運(yùn)出，地下形成了煤炭采空區(qū)。采空區(qū)的存在使得礦山的安全生產(chǎn)面臨很大的安全問題，人員與機(jī)械設(shè)備都可能掉入采空區(qū)內(nèi)部受到傷害，地下采空區(qū)隱伏性強(qiáng)、空間分布特征規(guī)律性差、采空區(qū)頂板容易發(fā)生冒落塌陷情況。

2、專利cn118328883a公開了一種礦山采空區(qū)勘探用深度測量裝置，其包括連接柱和連接座，連接座頂部設(shè)置有探深儀，連接座開設(shè)有連接槽，連接柱側(cè)壁開設(shè)有插入槽，連接座內(nèi)開設(shè)有與插入槽對(duì)應(yīng)的限位槽，限位槽內(nèi)設(shè)置有限位塊和限位彈簧，限位塊與連接座活動(dòng)連接，限位彈簧兩端與限位塊和連接座固定連接，限位塊靠近連接槽的端部設(shè)置有插入塊，連接座下方設(shè)置有取土組件、采氣組件以及采水組件。工作人員將繩索與連接柱連接，將連接座下放到采空區(qū)的底部，通過取土組件、采氣組件以及采水組件對(duì)采空區(qū)底部的土壤、空氣以及地下水進(jìn)行取樣檢測，探深儀對(duì)采空區(qū)的深度進(jìn)行測量，使連接柱與連接座分離，方便工作人員通過連接柱對(duì)另一個(gè)采空區(qū)進(jìn)行勘探。

3、現(xiàn)有的測量裝置通過改進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)采空區(qū)的空氣、土壤、水的取樣，雖然克服了傳統(tǒng)測量裝置僅僅只能測量深度的短板，但是也僅僅只是取樣，對(duì)采空區(qū)的水深、流速、流向等重要參數(shù)無法進(jìn)行有效測量，仍然不能充分滿足采空區(qū)勘探的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述情況，提供一種礦山采空區(qū)勘探用深度測量裝置，其不僅可以進(jìn)行水樣、氣樣、土樣的取樣，還可進(jìn)行采空區(qū)深度、水深、流向、流速的檢測，功能多樣，實(shí)用便利。

2、本發(fā)明的具體方案是：一種礦山采空區(qū)勘探用深度測量裝置，包括本體，所述本體頂部活動(dòng)連接有支撐結(jié)構(gòu)和吊掛組件，所述吊掛組件位于所述本體頂面的中心位置，所述支撐結(jié)構(gòu)包括四根滑動(dòng)貫穿于所述本體的支撐柱及將四根所述支撐柱頂部固定連接的連接板，所述本體設(shè)有供四根所述支撐柱滑動(dòng)穿接的四個(gè)第一通孔，所述連接板活動(dòng)連接有靠近所述吊掛組件的土樣采集組件和氣樣采集組件；所述本體底部活動(dòng)連接有水樣采集組件。

3、通過采用上述技術(shù)方案，工作人員將繩索與吊掛組件連接，然后逐步放入采空區(qū)，如果繩索上的拉力發(fā)生減小，但仍然有向下的拉力，則說明采空區(qū)底部有水流，且本體接觸水流，此時(shí)水樣采集組件和氣樣采集組件工作，進(jìn)行水樣和氣樣采集，水樣采集組件可進(jìn)行流速、流向的檢測，采集完成后，支撐結(jié)構(gòu)帶動(dòng)土樣采集組件向下伸出本體，然后繼續(xù)下放繩索，直到繩索上的拉力發(fā)生第二次變化，并消失為零，說明裝置已下放至底部，則通過土樣采集組件進(jìn)行土樣采集；如果下放過程中，繩索第一次發(fā)生受力變化就直接降低為零，則說明采空區(qū)底部無水或者水量很??；與此同時(shí)，根據(jù)繩索下放過程中的受力變化，可以進(jìn)行采空區(qū)深度、水深測量，因此，采用本發(fā)明進(jìn)行采空區(qū)勘探，不僅可以進(jìn)行水樣、氣樣、土樣的取樣，還可進(jìn)行采空區(qū)深度、水深、流向、流速的檢測，功能多樣，實(shí)用便利。

4、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述本體為弧形平滑過渡的中間寬兩端窄的形狀。

5、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)裝置放入水中后，會(huì)根據(jù)水流方向自動(dòng)調(diào)整為順?biāo)鞣较?，不?huì)一直旋轉(zhuǎn)，影響水流檢測效果，而且在進(jìn)行地下水的流向、流速的檢測時(shí)，弧形平滑過渡的形狀會(huì)使水流平滑流動(dòng)，減小波動(dòng)，避免對(duì)流速的檢測產(chǎn)生大的影響，保證檢測的準(zhǔn)確性。

6、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述本體頂部嵌放有第一伸縮桿，所述第一伸縮桿采用自動(dòng)控制伸縮結(jié)構(gòu)，所述第一伸縮桿的伸縮端固定連接于所述連接板。

7、通過采用上述技術(shù)方案，連接板將四根支撐柱和土樣采集組件連接為一個(gè)整體，利用第一伸縮桿帶動(dòng)伸縮柱和土樣采集組件上升下降，這樣設(shè)計(jì)的目的在于：避免水樣采集時(shí)，支撐柱和土樣采集組件會(huì)造成一定的阻擋，從產(chǎn)生水流回旋、波動(dòng)等，影響流速、流向測量的準(zhǔn)確性。

8、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述土樣采集組件包括采集筒，所述本體設(shè)有供所述采集筒移動(dòng)的第二通孔，所述采集筒頂部固定連接有第一連桿，所述第一連桿固定連接于所述連接板，所述采集筒內(nèi)固定設(shè)有隔板，所述隔板將所述第一采集桶分隔為活塞倉和儲(chǔ)樣倉，所述活塞倉內(nèi)滑動(dòng)連接有活塞板，所述活塞板底部固定連接有電機(jī)，所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)連接有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述隔板后固定連接有鉆頭和絞龍。

9、通過采用上述技術(shù)方案，活塞倉可設(shè)計(jì)為氣壓、液壓或者油壓伸縮結(jié)構(gòu)，利用活塞板和電機(jī)的共同作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、絞龍、鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下移動(dòng)打入土壤中，打入后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，抽空活塞倉，活塞板帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、絞龍、鉆頭及土樣收回采集筒內(nèi)，完成土樣采集，在取樣完成后，繩索帶動(dòng)裝置上移時(shí)，由于采集筒的保護(hù)，土樣不會(huì)被水流沖散，保證樣品的有效性。

10、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述鉆頭為錐形結(jié)構(gòu)，且圓底面半徑等于所述采集筒的內(nèi)徑。

11、通過采用上述技術(shù)方案，保證絞龍便利的打土壤的同時(shí)能夠在絞龍攜帶土樣收回采集筒時(shí)利用鉆頭進(jìn)行采集筒封口，避免水流沖刷到土樣。

12、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述吊掛組件包括t形掛桿，所述本體設(shè)有供所述t型掛桿移動(dòng)的第一限位孔，所述第一限位孔內(nèi)設(shè)有壓力傳感器，所述t形掛桿頂面設(shè)有掛環(huán)。

13、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)裝置在采空區(qū)下放時(shí)，壓力傳感器上會(huì)有整個(gè)裝置給與其壓力；當(dāng)下放至地下水中時(shí)，由于本體受到浮力，壓力傳感器上的力會(huì)有所減小；當(dāng)下放至最底時(shí)，壓力傳感器上的力會(huì)減小為零，因此通過判斷壓力傳感器傳回的壓力變化，即可判斷出采空區(qū)的深度及采空區(qū)內(nèi)地下水的深度。

14、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述t形掛桿側(cè)壁和所述本體之間連接有波紋橡膠密封管。

15、通過采用上述技術(shù)方案，由于t形掛桿需要在第一限位孔內(nèi)上下移動(dòng)，而且第一限位孔內(nèi)不能進(jìn)水，否則壓力傳感器上的檢測到的力就會(huì)不準(zhǔn)確，因此設(shè)計(jì)波紋橡膠密封管進(jìn)行隔斷水流，同時(shí)又不影響t形掛桿的移動(dòng)。

16、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述氣樣采集組件包括采集倉，所述采集倉頂部設(shè)有采集口，所述采集口內(nèi)設(shè)有氣閥，所述氣閥底部連接有氣泵，所述采集倉側(cè)部設(shè)有取樣口，所述取樣口從所述本體頂部穿出并設(shè)有蓋體。

17、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)下放過程中繩索發(fā)生第一次受力變化時(shí)，氣閥打開，氣泵啟動(dòng)進(jìn)行氣體采集，采集完成后，氣閥立即關(guān)閉，避免其進(jìn)入水中后，水進(jìn)行采集倉內(nèi)，取樣結(jié)束后，通過蓋體處取出氣樣，蓋體可采用軟橡膠材質(zhì)，針管直插取樣口內(nèi)進(jìn)行取樣。

18、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述水樣采集組件包括采集管，所述采集管固定連接于所述本體，所述采集管兩端均滑動(dòng)連接有活塞堵塊，兩所述活塞堵塊之間固定連接有第二連桿，所述本體內(nèi)嵌放有第二伸縮桿，所述第二伸縮桿伸縮端固定連接于其中一個(gè)活塞堵塊。

19、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)水樣采集組件進(jìn)入水體后，第二伸縮桿帶動(dòng)兩活塞堵塊下移，此時(shí)，遠(yuǎn)離第二伸縮桿的活塞堵塊離開采集管，水樣進(jìn)入采集管，然后第二伸縮桿帶動(dòng)活塞堵塊返回采集管內(nèi)，此時(shí)水樣被保存在兩活塞堵塊之間，高效快捷。

20、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述采集管外側(cè)旋轉(zhuǎn)套接有套管，所述套管固定連接有旋槳式流速儀，所述套管旋轉(zhuǎn)連接于所述本體，所述本體設(shè)有供所述套管旋轉(zhuǎn)的槽口，所述套管頂部嵌設(shè)線狀的電極片，所述電極片與所述旋槳式流速儀的軸線平行，且靠近所述旋槳式流速儀的旋槳端，所述采集管固定套接有靠近所述電極片的環(huán)形感應(yīng)片。

21、通過采用上述技術(shù)方案，首先利用旋槳式流速儀可進(jìn)行流速的檢測，同時(shí)旋槳式流速儀本身具有自動(dòng)調(diào)整方向的功能，當(dāng)期進(jìn)入水中時(shí)，在水流的作用下，旋槳端會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至逆水流方向，由于電極片與所述旋槳式流速儀的軸線平行，且靠近所述旋槳式流速儀的旋槳端，此時(shí)環(huán)形感應(yīng)片會(huì)感應(yīng)到電極片的位置并產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)信號(hào)，根據(jù)感應(yīng)信號(hào)的位置即可判斷水流方向，直觀明了。

22、本發(fā)明具有以下有益效果：

23、1.本發(fā)明通過工作人員將繩索與吊掛組件連接，然后逐步放入采空區(qū)，如果繩索上的拉力發(fā)生減小，但仍然有向下的拉力，則說明采空區(qū)底部有水流，且本體接觸水流，此時(shí)水樣采集組件和氣樣采集組件工作，進(jìn)行水樣和氣樣采集，水樣采集組件可進(jìn)行流速、流向的檢測，采集完成后，支撐結(jié)構(gòu)帶動(dòng)土樣采集組件向下伸出本體，然后繼續(xù)下放繩索，直到繩索上的拉力發(fā)生第二次變化，并消失為零，說明裝置已下放至底部，則通過土樣采集組件進(jìn)行土樣采集；如果下放過程中，繩索第一次發(fā)生受力變化就直接降低為零，則說明采空區(qū)底部無水或者水量很?。慌c此同時(shí)，根據(jù)繩索下放過程中的受力變化，可以進(jìn)行采空區(qū)深度、水深測量，因此，采用本發(fā)明進(jìn)行采空區(qū)勘探，不僅可以進(jìn)行水樣、氣樣、土樣的取樣，還可進(jìn)行采空區(qū)深度、水深、流向、流速的檢測，功能多樣，實(shí)用便利；

24、2.本發(fā)明利用本體的弧形平滑過渡的中間寬兩端窄的形狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)裝置放入水中后，會(huì)根據(jù)水流方向自動(dòng)調(diào)整為順?biāo)鞣较?，不?huì)一直旋轉(zhuǎn)，影響水流檢測效果，而且在進(jìn)行地下水的流向、流速的檢測時(shí)，弧形平滑過渡的形狀會(huì)使水流平滑流動(dòng)，減小波動(dòng)，避免對(duì)流速的檢測產(chǎn)生大的影響，保證檢測的準(zhǔn)確性；

25、3.本發(fā)明通過連接板將四根支撐柱和土樣采集組件連接為一個(gè)整體，利用第一伸縮桿帶動(dòng)伸縮柱和土樣采集組件上升下降，這樣設(shè)計(jì)的目的在于：避免水樣采集時(shí)，支撐柱和土樣采集組件會(huì)造成一定的阻擋，從而產(chǎn)生水流回旋、波動(dòng)等，影響流速、流向測量的準(zhǔn)確性；

26、4.本發(fā)明活塞倉可設(shè)計(jì)為氣壓、液壓或者油壓伸縮結(jié)構(gòu)，利用活塞板和電機(jī)的共同作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、絞龍、鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下移動(dòng)打入土壤中，打入后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，抽空活塞倉，活塞板帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、絞龍、鉆頭及土樣收回采集筒內(nèi)，完成土樣采集，在取樣完成后，繩索帶動(dòng)裝置上移時(shí)，由于采集筒的保護(hù)，土樣不會(huì)被水流沖散，保證樣品的有效性；鉆頭的鉆頭結(jié)構(gòu)，保證絞龍便利的打入土壤，同時(shí)能夠在絞龍攜帶土樣收回采集筒時(shí)利用鉆頭進(jìn)行采集筒封口，避免水流沖刷到土樣；

27、5.本發(fā)明利用吊掛組件的設(shè)計(jì)，當(dāng)裝置在采空區(qū)下放時(shí)，壓力傳感器上會(huì)有整個(gè)裝置給與其壓力；當(dāng)下放至地下水中時(shí)，由于本體受到浮力，壓力傳感器上的力會(huì)有所減??；當(dāng)下放至最底時(shí)，壓力傳感器上的力會(huì)減小為零，因此通過判斷壓力傳感器傳回的壓力變化，即可判斷出采空區(qū)的深度及采空區(qū)內(nèi)地下水的深度；由于t形掛桿需要在第一限位孔內(nèi)上下移動(dòng)，而且第一限位孔內(nèi)不能進(jìn)水，否則壓力傳感器上檢測到的力就會(huì)不準(zhǔn)確，因此設(shè)計(jì)波紋橡膠密封管進(jìn)行隔斷水流，同時(shí)又不影響t形掛桿的移動(dòng)；

28、6.本發(fā)明在下放過程中繩索發(fā)生第一次受力變化時(shí)，氣閥打開，氣泵啟動(dòng)進(jìn)行氣體采集，采集完成后，氣閥立即關(guān)閉，避免其進(jìn)入水中后，水進(jìn)行采集倉內(nèi)，取樣結(jié)束后，通過蓋體處取出氣樣，蓋體可采用軟橡膠材質(zhì)，針管直插取樣口內(nèi)進(jìn)行取樣；

29、7.本發(fā)明在水樣采集組件進(jìn)入水體后，第二伸縮桿帶動(dòng)兩活塞堵塊下移，此時(shí)，遠(yuǎn)離第二伸縮桿的活塞堵塊離開采集管，水樣進(jìn)入采集管，然后第二伸縮桿帶動(dòng)活塞堵塊返回采集管內(nèi)，此時(shí)水樣被保存在兩活塞堵塊之間，高效快捷；

30、8.本發(fā)明利用旋槳式流速儀可進(jìn)行流速的檢測，同時(shí)旋槳式流速儀本身具有自動(dòng)調(diào)整方向的功能，當(dāng)其進(jìn)入水中時(shí)，在水流的作用下，旋槳端會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至逆水流方向，由于電極片與所述旋槳式流速儀的軸線平行，且靠近所述旋槳式流速儀的旋槳端，此時(shí)環(huán)形感應(yīng)片會(huì)感應(yīng)到電極片的位置并產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)信號(hào)，根據(jù)感應(yīng)信號(hào)的位置即可判斷水流方向，直觀明了。