[發明專利]一種連續監測記錄巷道表面位移裝置及方法

有效

• 申請號: 201811431844.6
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109470151B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 韓昌良;楊厚強;張農
• 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: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 李悅聲

1.一種連續監測記錄巷道表面位移方法，使用的裝置包括連接框架(6)，連接框架(6)中設有連接桿(6-3)，連接桿(6-3)通過連接孔(7-3)設有圍繞其旋轉的激光測距儀(7)，激光測距儀(7)的對角上分別設有數據記錄器(7-1)和數據傳感元件(7-2)，連接桿(6-3)的一側在連接框架(6)上設有可360°旋轉內置電池的非接觸式角位移傳感器(6-1)，連接框架(6)上在非接觸式角位移傳感器(6-1)旁設有定時器(6-2)，連接框架(6)頂部設有彎曲的連接套管(6-4)，連接框架(6)在頂部和底部中心處各布置一個空心圓孔(6-5)，其特征在于步驟如下：

a.巷道掘進過程中，在掘進工作面迎頭位置在所需測量巷道表面位移巷段頂板(2)上垂直設置金屬錨桿(1)，金屬錨桿(1)尾端通過連接套管(6-4)與連接框架(6)螺紋連接；

b.非接觸式角位移傳感器(6-1)控制激光測距儀(7)每隔時間t即在連接桿(6-3)上旋轉360°對巷道壁四周進行隔掃測量，激光測距儀(7)起始位置和歸位位置位于激光垂直投射巷道頂板(2)處，激光測距儀(7)的激光正好從連接框架(6)頂部的空心圓孔(6-5)射出，在旋轉360°過程中，根據需要每掃描5～30°后即自動記錄在此角度下的激光測距儀與巷道壁的距離及對應的角度相關數據；

c.采集激光測距儀(7)監測記錄的數據；

d.分析激光測距儀(7)的監測記錄數據，根據每次激光測距儀(7)在掃描巷道左幫(5)、右幫(3)區間時保存的數據根據角度換算平距；根據每次激光測距儀(7)旋轉360°至激光垂直投射頂板(2)、旋轉180°至激光垂直投射底板(4)時所記錄的數據得出垂距；

e.根據相鄰兩個時間段內巷道兩幫平距數據和巷道頂底板垂距數據監測對比，若出現數值差，則判斷當前巷道產生位移并得出位移量。

2.根據權利要求1所述的連續監測記錄巷道表面位移方法，其特征在于所述巷道兩幫位移量計算方法為：

設激光測距儀(7)第a次和第b次旋轉固定角度β掃描到左幫(5)時投射點分別是A點和B點，利用公式：(L_a-L_b)cosβ計算得到A點到B點的位移量，若(L_a-L_b)cosβ大于0，則判斷當前巷道左幫(5)已發生位移，反之則判斷巷道左幫(5)未發生位移，右幫(3)判斷方法同上；式中：β為激光測距儀(7)旋轉360°過程中投射激光到巷道壁面的固定角度，L_a為激光測距儀(7)第a次旋轉固定角度β掃描到左幫(5)時投射點A點時的斜距，L_b為激光測距儀(7)第b次旋轉固定角度β掃描到左幫(5)時投射點B點時的斜距。

3.根據權利要求1所述的連續監測記錄巷道表面位移方法，其特征在于所述巷道頂底板位移計算方法為：

設定激光測距儀(7)第k次和第n次旋轉180°通過連接框架(6)底部的空心圓孔(6-5)射出掃描垂直底板(4)時投射點分別是K點和N點，利用公式：L_k-L_n計算得到N點到K點的位移量利用公式：若L_k-L_n大于0，則判斷底板(4)已發生位移，反之則判斷沒有位移；式中：L_k為激光測距儀(7)第k次旋轉固定角度180°掃描到底板(4)時投射點K點時的垂距，L_n為激光測距儀(7)第n次旋轉固定角度180°掃描到底板(4)時投射點N點時的垂距；

頂板(2)位移計算方法與底板(4)位移計算方法相同，通過每次激光測距儀(7)旋轉360°通過連接框架(6)頂部的空心圓孔(6-5)射出掃描垂直頂板(2)時所收集到的垂距對比判斷，若出現數值差，則判斷當前頂板(2)產生位移并得出位移量。