CN105841626B - 一种井下巷道变形监测装置及方法 - Google Patents
一种井下巷道变形监测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105841626B CN105841626B CN201610187669.5A CN201610187669A CN105841626B CN 105841626 B CN105841626 B CN 105841626B CN 201610187669 A CN201610187669 A CN 201610187669A CN 105841626 B CN105841626 B CN 105841626B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microprocessor
- range finder
- laser range
- underworkings
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
Abstract
本发明涉及工程安全监测领域，具体涉及一种井下巷道变形监测装置及方法，包括设于巷道侧壁的滑轨和安装平台，安装平台一端设有与滑轨配合的滚轮，安装平台靠近滚轮一端的内部设有电机，外部设有竖支架、无线通信装置以及与无线通信装置相连的微处理器，竖支架另一端连接有横支架，井下巷道变形监测装置还包括激光测距仪、与激光测距仪相固定的倾角传感器、以及校正处理单元；本发明所提供的装置及方法能够进行自动调平工作，确保测量准确性，同时能够对井下巷道进行全方位监测，不会出现监测死角和盲区，自动化程度和效率都比较高。
Description
技术领域
本发明涉及工程安全监测领域，具体涉及一种井下巷道变形监测装置及方法。
背景技术
现在，我国正处在经济高速发展和转型时期，各个行业都发展迅速。但与此同时，大规模的能源开采应用以及生产规模的迅速提升，也使得相关能源行业面临着比以往更加严峻的安全形势，矿压失稳引起的巷道变形、坍塌事故越发严重，对井下生产特别是人身安全构成巨大威胁。随着我国浅部煤炭资源的枯竭，地下开采深度越来越深，在深部高应力的环境中，浅层表现为硬岩特性的岩层呈现出软岩特性，巷道围岩长期变形。目前，有效监测深部巷道变形已经成为深部工程安全的瓶颈之一，深部软岩巷道的稳定性问题已经成为国内外研究的热点。
无论是初次支护的新掘巷道还是实施了多次支护的修复巷道，其巷道支护体破坏都会经历一个过程，总是从某一个或几个部位首先产生变形、损坏、破坏，进而造成整个巷道面失稳。具体表现特征是：沿巷道断面各个方向的位移速度及其量值不同，总是从剧烈变形的部位发生裂纹，进而出现鳞状剥落、片状冒落，变形破坏区域逐渐扩大，最终导致整体失稳。但无论何种机理引起的失稳，都会存在持续一定时间的变形过程：开挖、初期加速变形、线性变形(或稳定期)、加速变形、失稳破坏等，这就给巷道安全监测及安全分析预测提供了基本的理论支持。
在公布号CN103510985A，公布日期为2014年1月15日的发明专利中公开了一种巷道围岩表面变形激光测量装置及方法，包括激光测距仪、传动机构、显示屏、SD卡传输口、激光打线器、水平测量仪、按钮、单片机控制芯片、电源、计算机软件处理单元，电源为装置供电，单片机控制芯片对激光测距仪、传动机构、显示屏、SD卡传输口、激光打线器进行控制，测量巷道表面变形数据，计算机软件单元对数据进行处理，绘制巷道图形并分析巷道各个测量点的围岩变形，预测巷道的危险性。这种装置体积较小、重量轻，携带方便，带有防爆机壳，适用于各类矿山巷道的变形监测。但这种装置在调平时采用人工手动调平，并且要保证激光打线器射出的光线与巷道中线垂直，如果巷道发生变形，那么这种装置无法有效地进行调平，会对后续测量的准确度造成巨大的影响；这种装置只能在固定的基点处进行测量，这就会存在所选基点代表性不强，安装设备的位置无法代表断面出现的位置，不能对断面进行有效地监测；此外，这种装置每在基点上测量一次就要进行安装、调平，效率较低，自动化程度不够高。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种井下巷道变形监测装置及方法，能够有效克服现有技术所存在的调平不够准确，无法对井下巷道进行全方位监测，测量效率较低和自动化程度不高等缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种井下巷道变形监测装置，包括设于巷道侧壁的滑轨和安装平台，所述安装平台一端设有与滑轨配合的滚轮，所述安装平台靠近滚轮一端的内部设有电机，外部设有竖支架、无线通信装置以及与所述无线通信装置相连的微处理器，所述竖支架另一端连接有横支架，所述井下巷道变形监测装置还包括激光测距仪、与所述激光测距仪相固定的倾角传感器、以及校正处理单元。
优选地，所述校正处理单元包括设于所述横支架下方的转盘、设于所述转盘下方的传动装置、与所述传动装置和激光测距仪相固定的转轴和设于所述安装平台上的二维电子水平仪。
优选地，所述激光测距仪、倾角传感器、二维电子水平仪分别与微处理器无线通信。
优选地，所述电机、转盘、传动装置分别与微处理器导线连接。
优选地，所述倾角传感器、二维电子水平仪、微处理器和无线通信装置均设有防尘外壳。
优选地，所述激光测距仪设有自清洗装置。
一种井下巷道变形监测方法，包括以下步骤：
S1、在井下巷道侧壁上铺设一条水平滑轨，将井下巷道变形监测装置安装到滑轨上；
S2、二维电子水平仪测出井下巷道变形监测装置所在二维平面内的水平偏移情况，并将测得数据通过无线通信发送给微处理器；
S3、微处理器(13)分析接收到的数据，得到激光测距仪应该在二维平面内的校正角度，并通过转盘和传动装置对激光测距仪在二维平面内进行角度校正；
S4、校正完毕后，激光测距仪开始对前方的巷道内壁进行距离测量，并将测得距离数据通过无线通信发送给微处理器；同时，微处理器通过传动装置控制激光测距仪在一维平面内转动，倾角传感器测出激光测距仪转动角度，并将测得角度数据通过无线通信发送给微处理器；
S5、微处理器对同一时刻的距离数据和角度数据进行配对，并将配对好的数据组和S3测得的校正角度通过无线通信装置发送到前方平台；
S6、微处理器通过电机控制滚轮行进到下一个测量点，重复步骤S2-S5，即可得到另一个测量点的数据组和校正角度，前方平台可通过这些测量点的数据组和校正角度绘出井下巷道模拟画面，并对井下巷道变形情况进行分析监测。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种井下巷道变形监测装置及方法能够在测量点进行自动调平，调平误差极小，保证后续测量的准确性；在每个测量点通过距离数据和角度数据配对形成的数据组能够对井下巷道进行全方位监测，同时二维水平测量仪能够准确测出监测装置点自身变形情况，不会出现监测死角和盲区；本发明提供的监测装置完全由微处理器自行控制，并通过无线通信装置将测得数据发送到前方平台，自动化程度高，极大地提高了测量效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图中：
1、滑轨；2、安装平台；3、滚轮；4、电机；5、竖支架；6、横支架；7、转盘；8、传动装置；9、转轴；10、激光测距仪；11、倾角传感器；12、二维电子水平仪；13、微处理器；14、无线通信装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种井下巷道变形监测装置，如图1所示，包括设于巷道侧壁的滑轨1和安装平台2，安装平台2一端设有与滑轨1配合的滚轮3，安装平台2靠近滚轮3一端的内部设有电机4，外部设有竖支架5、无线通信装置14以及与无线通信装置14相连的微处理器13，竖支架5另一端连接有横支架6，井下巷道变形监测装置还包括激光测距仪10、与激光测距仪10相固定的倾角传感器11、以及校正处理单元。在使用前，可以向微处理器13中输入两个测量点之间的间隔距离，当井下巷道变形监测装置完成一个测量点的测量工作后，微处理器13通过与其导线连接的电机4控制滚轮3沿着滑轨1向前移动到下一个测量点，继续进行测量工作。激光测距仪10可以对前方巷道内壁进行距离测量，并将测得的距离数据通过无线通信发送给微处理器13；微处理器13通过与其导线连接的传动装置8可以使转轴9转动，同时转轴9可以带动与其固定的激光测距仪10在一维平面内转动，倾角传感器11能够测出激光测距仪10转动角度，并将测得的角度数据通过无线通信发送给微处理器13。微处理器13对接收到的数据进行处理，将同一时刻内的距离数据和角度数据进行配对，并将配对好的数据组通过无线通信装置14发送到前方平台。前方平台通过接收到的每个测量点的数据组可以绘出井下巷道的模拟画面，并对巷道的变形情况进行分析预警。激光测距仪10设有自清洗装置，自清洗装置能够在激光器发射孔有异物遮挡时自动清洗。
校正处理单元包括设于横支架6下方的转盘7、设于转盘7下方的传动装置8、与传动装置8和激光测距仪10相固定的转轴9和设于安装平台2上的二维电子水平仪12。在每个测量点的测量工作开始前，校正处理单元都会对井下巷道变形监测装置进行自动校正调平，确保后续测量的准确性。二维电子水平仪12能够测出井下巷道变形监测装置所在二维平面内的水平偏移情况，并将测得的数据通过无线通信发送给微处理器13。微处理器13可以得出激光测距仪10应该在二维平面内的校正角度，并通过与微处理器13导线连接的转盘7和传动装置8对激光测距仪10在二维平面内进行角度校正。微处理器13通过无线通信装置14将校正角度发送到前方平台，前方平台可以通过校正角度绘出各测量点的变形情况，避免出现监测死角和盲区。
倾角传感器11、二维电子水平仪12、微处理器13和无线通信装置14均设有防尘外壳，防尘外壳能够防止巷道内的尘埃进入设备内部，对设备进行有效保护。
一种井下巷道变形监测方法，包括以下步骤：
S1、在井下巷道侧壁上铺设一条水平滑轨1，将井下巷道变形监测装置安装到滑轨1上；
S2、二维电子水平仪12测出井下巷道变形监测装置所在二维平面内的水平偏移情况，并将测得数据通过无线通信发送给微处理器13；
S3、微处理器13分析接收到的数据，得到激光测距仪10应该在二维平面内的校正角度，并通过转盘7和传动装置8对激光测距仪10在二维平面内进行角度校正；
S4、校正完毕后，激光测距仪10开始对前方的巷道内壁进行距离测量，并将测得距离数据通过无线通信发送给微处理器13；同时，微处理器13通过传动装置8控制激光测距仪10在一维平面内转动，倾角传感器11测出激光测距仪10转动角度，并将测得角度数据通过无线通信发送给微处理器13；
S5、微处理器13对同一时刻的距离数据和角度数据进行配对，并将配对好的数据组和S3测得的校正角度通过无线通信装置14发送到前方平台；
S6、微处理器13通过电机4控制滚轮3行进到下一个测量点，重复步骤S2-S5，即可得到另一个测量点的数据组和校正角度，前方平台可通过这些测量点的数据组和校正角度绘出井下巷道模拟画面，并对井下巷道变形情况进行分析监测。
本发明所提供的一种井下巷道变形监测装置及方法能够在测量前自动调平，避免人为调平时所出现的误差，确保测量结果的准确性；此外，还能够对井下巷道进行全方位的测量，避免出现监测死角和盲区，整个测量过程都是由微处理器自动控制，自动化程度和效率都比较高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并会不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种井下巷道变形监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在井下巷道侧壁上铺设一条水平滑轨(1)，将井下巷道变形监测装置安装到滑轨(1)上；
S2、二维电子水平仪(12)测出井下巷道变形监测装置所在二维平面内的水平偏移情况，并将测得数据通过无线通信发送给微处理器(13)；
S3、微处理器(13)分析接收到的数据，得到激光测距仪(10)应该在二维平面内的校正角度，并通过转盘(7)和传动装置(8)对激光测距仪(10)在二维平面内进行角度校正；
S4、校正完毕后，激光测距仪(10)开始对前方的巷道内壁进行距离测量，并将测得距离数据通过无线通信发送给微处理器(13)；同时，微处理器(13)通过传动装置(8)控制激光测距仪(10)在一维平面内转动，倾角传感器(11)测出激光测距仪(10)转动角度，并将测得角度数据通过无线通信发送给微处理器(13)；
S5、微处理器(13)对同一时刻的距离数据和角度数据进行配对，并将配对好的数据组和S3测得的校正角度通过无线通信装置(14)发送到前方平台；
S6、微处理器(13)通过电机(4)控制滚轮(3)行进到下一个测量点，重复步骤S2-S5，即可得到另一个测量点的数据组和校正角度，前方平台可通过这些测量点的数据组和校正角度绘出井下巷道模拟画面，并对井下巷道变形情况进行分析监测。
2.一种用于完成权利要求1所述井下巷道变形监测方法的装置，其特征在于：包括设于巷道侧壁的滑轨(1)和安装平台(2)，所述安装平台(2)一端设有与滑轨(1)配合的滚轮(3)，所述安装平台(2)靠近滚轮(3)一端的内部设有电机(4)，外部设有竖支架(5)、无线通信装置(14)以及与所述无线通信装置(14)相连的微处理器(13)，所述竖支架(5)另一端连接有横支架(6)，所述井下巷道变形监测装置还包括激光测距仪(10)、与所述激光测距仪(10)相固定的倾角传感器(11)、以及校正处理单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述校正处理单元包括设于所述横支架(6)下方的转盘(7)、设于所述转盘(7)下方的传动装置(8)、与所述传动装置(8)和激光测距仪(10)相固定的转轴(9)和设于所述安装平台(2)上的二维电子水平仪(12)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述激光测距仪(10)、倾角传感器(11)、二维电子水平仪(12)分别与微处理器(13)无线通信。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述电机(4)、转盘(7)、传动装置(8)分别与微处理器(13)导线连接。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述倾角传感器(11)、二维电子水平仪(12)、微处理器(13)和无线通信装置(14)均设有防尘外壳。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述激光测距仪(10)设有自清洗装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610187669.5A CN105841626B (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种井下巷道变形监测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610187669.5A CN105841626B (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种井下巷道变形监测装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105841626A CN105841626A (zh) | 2016-08-10 |
| CN105841626B true CN105841626B (zh) | 2018-10-23 |
Family
ID=56584099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610187669.5A Expired - Fee Related CN105841626B (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种井下巷道变形监测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105841626B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107643072B (zh) * | 2017-10-12 | 2020-06-02 | 东南大学 | 一种桥梁施工线型实时监测装置及方法 |
| CN109900217A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-18 | 中国矿业大学 | 一种煤矿巷道围岩变形监测装置 |
| CN111751832B (zh) * | 2020-05-31 | 2023-12-08 | 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 | 一种自动调平式深井测距仪 |
| CN112033285A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-12-04 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 巷道断面位移测量系统及测量方法 |
| CN111829441A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-10-27 | 东北大学 | 一种基于激光测距原理的巷道表面位移变形监测方法 |
| CN113818927B (zh) * | 2021-10-14 | 2024-03-15 | 山东省煤田地质规划勘察研究院 | 一种具有能量引导功能的冲击地压防治装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005012107B4 (de) * | 2005-03-09 | 2010-04-29 | Angermeier Ingenieure Gmbh | Meßsystem und Verfahren zur geodätischen Vermessung von Objekten |
| CN201232146Y (zh) * | 2008-07-16 | 2009-05-06 | 北京光电技术研究所 | 隧道、轨道测量系统 |
| DE102008045746A1 (de) * | 2008-09-04 | 2010-03-25 | Lufthansa Technik Ag | Verfahren zum Vermessen des Innenraums eines Flugzeugs |
| CN103175510B (zh) * | 2013-03-13 | 2015-06-03 | 华中科技大学 | 一种自动调平调向智能激光断面仪 |
| JP2014098704A (ja) * | 2013-12-16 | 2014-05-29 | Kajima Corp | 内空変位測定方法及び内空変位測定システム |
| CN103837125B (zh) * | 2014-03-19 | 2017-04-26 | 中铁隧道集团有限公司 | 一种用于隧道施工的收敛监测系统 |
| CN104655102B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-02-01 | 山东大学 | 一种车载式隧道全断面形状检测装置及方法 |
| CN104792261B (zh) * | 2015-04-10 | 2018-05-29 | 清华大学 | 地下洞室三维空间精细测量系统 |
| CN105136115B (zh) * | 2015-10-08 | 2017-06-16 | 北京中力智研物联科技有限公司 | 一种自动测量隧道断面变形的方法与装置 |
| CN105423936B (zh) * | 2015-12-04 | 2018-04-27 | 上海市地下空间设计研究总院有限公司 | 一种全自动激光隧道断面收敛仪及测量方法 |
| CN205448989U (zh) * | 2016-03-29 | 2016-08-10 | 华北科技学院 | 一种井下巷道变形监测装置 |
-
2016
- 2016-03-29 CN CN201610187669.5A patent/CN105841626B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105841626A (zh) | 2016-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105841626B (zh) | 一种井下巷道变形监测装置及方法 | |
| CN205448989U (zh) | 一种井下巷道变形监测装置 | |
| CN108868807B (zh) | 盾构掘进纠偏的智能控制方法 | |
| CN107101579B (zh) | 一种采空区点云坐标修正方法 | |
| CN102536196B (zh) | 基于激光测距和加速度测量的井下姿态测量系统及方法 | |
| CN106595557A (zh) | 一种刮板输送机直线度的检测装置及检测方法 | |
| CN109403954B (zh) | 一种实时钻孔测斜纠偏装置 | |
| CN106970425B (zh) | 一种公路隧道地质雷达超前预报辅助检测车 | |
| CN104101336A (zh) | 测量系统 | |
| CN110863859A (zh) | 一种顶板变形高精度监测预警系统及方法 | |
| CN107461204A (zh) | 掘进机掘进自动定向系统及其控制方法 | |
| CN103883326B (zh) | 基于煤层震波探测和地学信息的采煤机滚筒调高方法 | |
| CN104866914A (zh) | 一种充填开采导水裂缝带最大高度的预测方法 | |
| CN110992197A (zh) | 煤矿巷道变形的预警方法及系统 | |
| CN110159199B (zh) | 一种基于图像识别的煤矿探水钻孔定位方法 | |
| CN205426176U (zh) | 一种惯性导航与激光扫描融合的采煤机定位装置 | |
| CN203178504U (zh) | 煤矿采空区孔内红外可视探测装置 | |
| Navarro et al. | Assessment of drilling deviations in underground operations | |
| CN102967886B (zh) | 矿井工作面无线电波坑透场强增量值获取系统和方法 | |
| CN205352389U (zh) | 通过高清视频实现地铁盾构隧道地表位移实时监测的系统 | |
| CN102889075A (zh) | 煤矿用钻孔角度测量系统及方法 | |
| CN112593914B (zh) | 一种穿层钻孔定位煤岩层裂隙坐标的装置及方法 | |
| CN113202456B (zh) | 一种基于图像处理的煤矿井下开孔角度测量装置和方法 | |
| CN108789769B (zh) | 一种地下空洞智能化充填系统 | |
| CN104364468A (zh) | 带有置于其防护支撑架处的软管水平仪的工作面设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181023 Termination date: 20190329 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |