[發明專利]一種礦井分布式煤巖變形點定位方法及裝置

有效

• 申請號: 202010908671.3
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112081627B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 高杰;秦松;秦偉;宋萬新;張少華
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;西安科技大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

本發明公開了一種礦井分布式煤巖變形點定位方法及裝置，裝置包括連接多個基站的總站、移動探測車、紅外傳輸模塊；總站位于礦井地面副井井口調度室內，基站位于礦井開采水平與井筒連線交叉處，移動探測車位于巷道內，基站與移動探測車通過防爆光纖實現井下數據傳輸，總站與基站借助紅外傳輸模塊形成無線傳輸子網。設定正在開采工作面的水平，按設定正在開采的某個工作面，從該工作面的運輸巷巷道入口開始對巷道中的緊固的錨桿托盤計數，按照礦井的等高線圖結合錨桿托盤的個數獲取每個錨桿托盤對應的巷道的底板中線標高，獲取數組數據，最終得出煤巖頂底板及兩幫變形變形量，以此獲取巷道變形的精確位置以保證安全生產。

技術領域

本發明涉及礦井煤巖變形點定位及預警領域，具體涉及一種礦井分布式煤巖變形點定位方法及裝置。

背景技術

目前，煤炭仍然是國家的重要能源，淺部煤層逐步被開采完，開采埋深逐漸加大，從而進入了深部開采，地應力隨之增大。深埋巷道在高地應力作用下，一旦超過煤巖的極限強度，逐步大面積塑性變形直至破壞。

由于地應力以壓應力的形式存在，巷道受到圍壓的擠壓作用發生位移變化，巷道空間逐步變小，對于礦井安全生產是一種警示信號。一方面，巷道受大面積擠壓往往說明了受到的應力過大，而圍巖需要進一步采取相應的卸壓措施，包括：大直徑鉆孔、松動爆破等；另一方面，巷道空間變小往往頂板沒有及時破斷，而大量的能量積聚，引發頂板型沖擊地壓的危險性大大增加，此時需要采用破頂的方法，包括：頂板定向水力致裂、頂板預裂爆破等；最后，巷道變形導致機械化施工難以正常施展，需要刨底等，耗費大量的人力、物力與財力。

因此，巷道圍巖變形的監測具有較大的意義，尤其是變形的重點區域，現有的方法仍然采用人工觀測及現場實測，一方面耗費了人力，另一方面易造成了觀測的誤差；此外，現場預埋應變儀，需要進行轉換，一旦現場施工爆破，應變儀測量將會有較大的誤差。

發明內容

技術問題：本發明的目的是要克服現有技術中存在的不足之處，提供一種結構簡單、操作方便、能安全預警、使用效果好的礦的井分布式煤巖變形點定位方法及裝置。

技術方案：本發明的一種礦井分布式煤巖變形點定位裝置，包括連接多個基站的總站、移動探測車、紅外傳輸模塊；所述的總站位于礦井地面副井井口調度室內，所述的移動探測車位于工作面運輸巷巷道內沿中線行駛，所述的多個基站分別設在礦井開采水平通道與副井井筒連線交叉處，基站通過防爆光纖與移動探測車連接實現井下數據傳輸，所述的總站借助設在副井井筒內的多個紅外傳輸模塊無線控制多個基站形成無線傳輸子網，所述的紅外傳輸模塊沿著副井井壁間隔布置，且每個基站內單獨布置一個；所述的總站和基站內均裝載有服務器和與服務器相連的LCD液晶屏，所述的服務器裝載有相對坐標繪圖軟件，相對坐標繪圖軟件借助于VB可視化語言編寫并依據傳輸數據自動形成曲線，通過LCD液晶屏顯示開采水平范圍內的定位及煤巖變形整體情況。

所述的紅外傳輸模塊包括紅外發射子模塊和紅外接收子模塊，紅外傳輸模塊沿著副井井壁間隔布置的距離為25-35m。

所述的多個基站為N個，1≤N10。

所述的移動探測車包括防爆箱、設在防爆箱頂部和左右方向布置的伸縮桿及支撐桿，所述的伸縮桿端部連接有識別錨桿托盤的形狀識別傳感器和微掃描探頭，所述的支撐桿端部連接有超聲波測距探頭、照明燈及警示燈，所述的防爆箱內部布置防爆發動機、步進電機、旋轉電機、單片機和制動器，防爆箱的前部設有萬向輪，后部設有定向輪，所述的步進電機、形狀識別傳感器、微掃描探頭、云存儲模塊、紅外傳輸模塊、旋轉電機、警示燈構成了單片機的外圍電路，所述的步進電機與伸縮桿連接控制伸縮桿伸縮，所述的照明燈與防爆發動機相連實現照明供電，所述的萬向輪與定向輪借助于所述的可旋轉桁架與防爆箱固定，通過紅外遙控器控制移動探測車內部的紅外傳輸模塊實現無線傳輸，所述的警示燈設定在煤巖巷道變形超過15％預警。

所述移動探測車左側的萬向輪和定向輪與右側的萬向輪和定向輪的距離為適用于井下軌道800mm范圍。