[發明專利]一種激光測量巷道頂板離層裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201710563982.9
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107144226B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 王旭鋒;李復活;文杰;田仲喜;閆笑瀧;楊歡
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種激光測量巷道頂板離層裝置的使用方法，該激光測量巷道頂板離層裝置由離層監測探頭、可控液壓升降系統、數據處理系統構成；所述的離層監測探頭由探頭保護外殼、發射光學窗口、接收光學窗口、激光發射裝置、光電轉換裝置、數據傳輸裝置組成；所述的可控液壓升降系統由液壓傳動系統和多節升降桿組成；所述的數據處理系統包括可控液壓升降系統位置控制子系統、離層監測探頭控制子系統；所述的數據處理系統通過數據傳輸裝置分別與可控液壓升降系統、離層監測探頭相連，離層監測探頭向水平方向發出激光光束，并接收反射回來的激光光束，由數據處理系統處理數據并計算出激光的探測距離；所述的離層監測探頭下部有旋轉結構，所述的離層監測探頭可360°旋轉，可對鉆孔各個方向進行探測；

其特征是：包括有鉆孔準備、參數設置、離層探測、離層識別及計算，具體步驟如下：

（1）鉆孔準備：在錨桿支護巷道斷面的頂板中部位置處，用液壓鉆機垂直于頂板鉆出一個直徑為40mm至50mm、長度為6m的鉆孔，清理孔內的泥水與碎石，然后，將可控液壓升降桿及其上方的離層監測探頭置于鉆孔正下方，將可控液壓升降系統底座固定于巷道底板，多節升降桿抬升離層監測探頭至頂板鉆孔初始位置；

（2）參數設置：在數據處理系統內置的可控液壓升降桿控制子系統中，設置多節升降桿的最大上升距離為6m，即離層監測探頭所需探測的最大高度為6m，同時設置可控液壓升降系統的每次抬升的距離為1mm；在數據處理系統內置的離層監測探頭控制子系統中，離層監測探頭每次探測時間為1秒，重置離層監測探頭的初始角度為0°，離層監測探頭每結束一次激光探測時，離層監測探頭旋轉45°；

（3）離層探測：

A、多節升降桿抬升1mm，數據處理系統記錄離層監測探頭位置及初始角度，多節升降桿及微型電動機保持靜止1秒，這期間離層監測探頭向水平方向發出激光光束，并接收反射回來的激光光束，由數據處理系統根據光在空氣中的傳播時間計算出探測距離；

B、保持多節升降桿位置不變，通過微型電動機帶動離層監測探頭旋轉45°，數據處理系統記錄離層監測探頭位置及所處角度，多節升降桿及微型電動機保持靜止1秒，這期間再次進行激光探測工作，并計算出此次探測距離；

C、重復B步驟直至離層監測探頭旋轉一周，即完成了內某一位置處，鉆孔四周的離層測量；重復A、B步驟直至多節升降桿的抬升距離達到所設置的探測最大值X，此時完成對該鉆孔的全部離層測量工作；

D、在靠近兩幫位置處分別打第一離層檢驗鉆孔、第二離層檢驗鉆孔，并完成兩個鉆孔的離層探測工作，用檢驗鉆孔的測量結果與頂板中部鉆孔的測量結果進行對比，保證離層探測結果的準確性；

（4）離層判別及計算：離層監測探頭未進入離層區域時，激光的探測距離為發射光學窗口至鉆孔孔壁的長度L，在非離層區域內該長度理論上是一個定值；但考慮到現場實際情況，鉆孔孔壁上存在破碎的巖塊，導致孔壁表面凹凸不平，非離層區域內的激光探測距離會有小幅度波動，該探測距離的變化范圍很小；離層監測探頭進入離層區域時，激光探測的距離會持續增大，增大到其最大值L1后，會快速減小至L，達到穩定，且激光探測的離層區域內距離遠遠大于發射光學窗口至鉆孔孔壁的長度L；激光探測的距離開始發生突然變化且探測距離持續增大的位置即為離層初始位置，此位置處的多節升降桿抬升高度為X1；激光探測的距離由最大值逐漸減小到L時的位置即為離層終止位置，此位置處的多節升降桿抬升高度為X2，由此可得到離層量Y=X2-X1，離層的延伸半徑即為激光探測的最大距離L1。