[發明專利]一種井下圍巖變形探測方法及裝置

有效

• 申請號: 202011515531.6
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112611316B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 趙宜楠;馮翔;李風從;張朝林;趙占鋒;周志權
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01S13/88
• 代理公司: 黑龍江立超同創知識產權代理有限責任公司 23217
• 代理人: 楊立超

一種井下圍巖變形探測方法及裝置，屬于圍巖變形監測技術領域，用以解決現有的圍巖變形探測裝置測量精度不高的問題。本發明方法利用雷達在固定時間間隔內對井下巷道一個或多個標志位置的頂部和側位待測點進行循環掃描探測，獲取不同時間間隔的探測參數數據；將不同時間間隔的探測參數數據進行比對，當巷道形變量超過預設閾值時發出巷道坍塌預警。本發明方法和裝置相比于現有的圍巖變形監測裝置，不會因吸附灰塵而影響測量精度，測量精度更高。本發明為井下安全作業、井下塌方提前預警提供有效手段。

技術領域

本發明涉及圍巖變形監測技術領域，具體涉及一種井下圍巖變形探測方法及裝置。

技術背景

采礦行業中井下巷道受到應力作用易發生形變，導致巷道圍巖變形、頂板位移、垮塌，直接威脅井下人員安全，給工礦業及社會安定均帶來不良影響。當前，判斷巷道危險程度，一般采用對巷道頂板及左、右兩側的相對位置進行監測，進而判斷巷道形變量。現有的圍巖變形監測裝置一般都是采用拉繩傳感器或激光測距儀，來監測巷道固定點相對方向、位置；其中，頂部拉繩長期使用易韌性降低，吸附灰塵、摩擦力增大也給現場使用造成干擾，影響測量精度，而激光測距儀易被灰塵遮擋而失效。因此，一種高精度、高可靠井下立體感知探測系統成為當前井下作業的亟需。

發明內容

鑒于以上問題，本發明提出一種井下圍巖變形探測方法及裝置，用以解決現有的圍巖變形探測裝置測量精度不高的問題。

根據本發明一方面，提出一種井下圍巖變形探測方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、利用雷達在固定時間間隔內對井下巷道一個或多個標志位置的待測點進行循環掃描探測，獲取不同時間間隔的探測參數數據；其中，參數數據包括位置數據和方向數據；

步驟二、將不同時間間隔的探測參數數據進行比對，當巷道形變量超過預設閾值時發出巷道坍塌預警。

進一步地，步驟一中所述待測點包括頂部待測點和側位待測點。

進一步地，步驟一中對頂部待測點進行單次掃描探測獲取探測參數數據的步驟包括：以雷達初始位置為第一位置點，獲得雷達與頂部待測點的第一距離數據R₁；雷達向上升固定距離D₁一個單位后到達第二位置點，獲得雷達與頂部待測點的第二距離數據R₂；雷達再向上升固定距離D₁一個單位后到達第三位置點，獲得雷達與頂部待測點的第三距離數據R₃；以第一位置點為原點、Z軸垂直于第一位置點所在平面建立X-Y-Z坐標系，利用下述公式計算獲得頂部待測點與Z軸的夾角θ₁、θ₂：

進一步地，步驟一中對側位待測點進行單次掃描探測獲取探測參數數據的步驟包括：

步驟一一、以水平方向固定半徑的圓的圓心為原點建立X-Y平面，在圓上多個位置點利用雷達對側位待測點進行探測，獲得對應多個位置點的多組投影距離數據；

步驟一二、根據圓上多個位置點相對于坐標軸角度獲取多個位置點坐標，從而根據多個位置點坐標和步驟一一中獲取的多組投影距離數據，計算獲得側位待測點的空間坐標；

步驟一三、根據側位待測點的空間坐標獲取側位待測點的水平夾角。