[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

本發明涉及一種激光測量巷道頂板離層裝置及其使用方法，該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；所述離層監測探頭探測頂板離層區及其形態；所述可控液壓升降系統由液壓傳動系統和多節升降桿組成；所述可控液壓升降系統將離層監測探頭送至鉆孔；所述數據處理系統控制離層監測探頭位置、數據采集以及數據處理。該裝置通過激光監測探頭在水平方向上的旋轉及垂直方向上的升降實現對頂板離層區及形態的準確探測。本發明使用方法簡單，探測結果穩定可靠，對錨網支護巷道頂板穩定控制具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種巷道頂板離層監測裝置及使用方法，具體是一種激光測量巷道頂板離層裝置及其使用方法。

背景技術

在煤礦生產中，頂板離層是巷道頂板事故的主要誘因之一，當巷道頂板離層量超過一定范圍，如果不采取二次加固措施，便會發生頂板垮落事故。巷道頂板巖層與巖層之間容易產生離層；巷道圍巖存在軟弱節理面，當巷道受到拉應力及剪應力，節理面會發生離層。因此，對巷道頂板離層進行監測，以便了解巷道頂板離層發育情況及頂板穩定性，及時采取加固措施，從而有效的防止頂板垮落事故的發生，保障井下人員及財產安全。

目前，國內外最常用的頂板離層監測方式是在頂板內安裝機械式頂板離層指示儀，通過離層指示儀所反映不同位置上的巖層位移作為離層量，這種測量方式得到的“離層量”不僅包括頂板的巖層間離層以及弱節理離層，還含有煤層開挖后，頂板巖層的彈塑性變形和遇水膨脹變形等，傳統的機械式頂板離層指示儀無法精確測量巷道頂板的離層量。常用的鉆孔窺視儀可以實現鉆孔內部離層的可視化觀測，但鉆孔窺視儀只能通過肉眼粗略地觀測離層形態，且無法觀測離層內部的延伸長度，導致技術人員無法準確判斷頂板穩定性，給巷道和采掘工程的安全性和可靠性帶來很大的影響。

發明內容

技術問題：為了克服現有技術中的不足，本發明的目的是為了提高巷道頂板離層探測精度，提高離層探測自動化程度，減少人為操作帶來的誤差，可靠性高，測量精度高，可實現自動探測的一種激光測量巷道頂板離層裝置及使用方法。

技術方案：為能達到本發明的目的，通過如下技術方案實現：一種激光測量巷道頂板離層裝置，其特征是：它由離層監測探頭(1)、可控液壓升降系統(2)和數據處理系統(5)構成。所述的離層監測探頭由探頭保護外殼(7)、發射光學窗口(8)、接收光學窗口(9)、激光發射裝置(10)、光電轉換裝置(11)、數據傳輸裝置(6)組成；所述的可控液壓升降系統(2)由液壓傳動系統(3)、多節升降桿(4)組成；所述的數據處理系統(5)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(5)通過數據傳輸裝置(6)分別與可控液壓升降系統(2)、離層監測探頭(1)相連，由數據處理系統(5)處理數據并計算出激光的探測距離。

上述方案的優選方案是，所述的離層監測探頭(1)下部有旋轉結構，所述的離層監測探頭(1)可360°旋轉，可對鉆孔各個方向進行探測。

上述方案的優選方案是，所述的發射光學窗口(8)及所述的接收光學窗口(9)為高透光率材質，以保護離層監測探頭(1)內的電子元器件。

上述方案的優選方案是，所述的光電轉換裝置(11)與濾波電路相連接，濾波電路連接信號放大器，將接收到的光轉換為電信號，并進行電信號增益。

一種激光測量巷道頂板離層裝置的使用方法，包括以下內容：

(1)鉆孔準備：在錨桿(18)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(14)，清理孔內的泥水與碎石，然后，將可控液壓升降系統(2)及其上方的離層監測探頭(1)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(4)抬升離層監測探頭(1)至頂板鉆孔(14)初始位置。