CN112081627B - 一种矿井分布式煤岩变形点定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井分布式煤岩变形点定位方法及装置，装置包括连接多个基站的总站、移动探测车、红外传输模块；总站位于矿井地面副井井口调度室内，基站位于矿井开采水平与井筒连线交叉处，移动探测车位于巷道内，基站与移动探测车通过防爆光纤实现井下数据传输，总站与基站借助红外传输模块形成无线传输子网。设定正在开采工作面的水平，按设定正在开采的某个工作面，从该工作面的运输巷巷道入口开始对巷道中的紧固的锚杆托盘计数，按照矿井的等高线图结合锚杆托盘的个数获取每个锚杆托盘对应的巷道的底板中线标高，获取数组数据，最终得出煤岩顶底板及两帮变形变形量，以此获取巷道变形的精确位置以保证安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及矿井煤岩变形点定位及预警领域，具体涉及一种矿井分布式煤岩变形点定位方法及装置。
背景技术
目前，煤炭仍然是国家的重要能源，浅部煤层逐步被开采完，开采埋深逐渐加大，从而进入了深部开采，地应力随之增大。深埋巷道在高地应力作用下，一旦超过煤岩的极限强度，逐步大面积塑性变形直至破坏。
由于地应力以压应力的形式存在，巷道受到围压的挤压作用发生位移变化，巷道空间逐步变小，对于矿井安全生产是一种警示信号。一方面，巷道受大面积挤压往往说明了受到的应力过大，而围岩需要进一步采取相应的卸压措施，包括：大直径钻孔、松动爆破等；另一方面，巷道空间变小往往顶板没有及时破断，而大量的能量积聚，引发顶板型冲击地压的危险性大大增加，此时需要采用破顶的方法，包括：顶板定向水力致裂、顶板预裂爆破等；最后，巷道变形导致机械化施工难以正常施展，需要刨底等，耗费大量的人力、物力与财力。
因此，巷道围岩变形的监测具有较大的意义，尤其是变形的重点区域，现有的方法仍然采用人工观测及现场实测，一方面耗费了人力，另一方面易造成了观测的误差；此外，现场预埋应变仪，需要进行转换，一旦现场施工爆破，应变仪测量将会有较大的误差。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中存在的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、能安全预警、使用效果好的矿的井分布式煤岩变形点定位方法及装置。
技术方案：本发明的一种矿井分布式煤岩变形点定位装置，包括连接多个基站的总站、移动探测车、红外传输模块；所述的总站位于矿井地面副井井口调度室内，所述的移动探测车位于工作面运输巷巷道内沿中线行驶，所述的多个基站分别设在矿井开采水平通道与副井井筒连线交叉处，基站通过防爆光纤与移动探测车连接实现井下数据传输，所述的总站借助设在副井井筒内的多个红外传输模块无线控制多个基站形成无线传输子网，所述的红外传输模块沿着副井井壁间隔布置，且每个基站内单独布置一个；所述的总站和基站内均装载有服务器和与服务器相连的LCD液晶屏，所述的服务器装载有相对坐标绘图软件，相对坐标绘图软件借助于VB可视化语言编写并依据传输数据自动形成曲线，通过LCD液晶屏显示开采水平范围内的定位及煤岩变形整体情况。
所述的红外传输模块包括红外发射子模块和红外接收子模块，红外传输模块沿着副井井壁间隔布置的距离为25-35m。
所述的多个基站为N个，1≤N<10。
所述的移动探测车包括防爆箱、设在防爆箱顶部和左右方向布置的伸缩杆及支撑杆，所述的伸缩杆端部连接有识别锚杆托盘的形状识别传感器和微扫描探头，所述的支撑杆端部连接有超声波测距探头、照明灯及警示灯，所述的防爆箱内部布置防爆发动机、步进电机、旋转电机、单片机和制动器，防爆箱的前部设有万向轮，后部设有定向轮，所述的步进电机、形状识别传感器、微扫描探头、云存储模块、红外传输模块、旋转电机、警示灯构成了单片机的外围电路，所述的步进电机与伸缩杆连接控制伸缩杆伸缩，所述的照明灯与防爆发动机相连实现照明供电，所述的万向轮与定向轮借助于所述的可旋转桁架与防爆箱固定，通过红外遥控器控制移动探测车内部的红外传输模块实现无线传输，所述的警示灯设定在煤岩巷道变形超过15％预警。
所述移动探测车左侧的万向轮和定向轮与右侧的万向轮和定向轮的距离为适用于井下轨道800mm范围。
所述的单片机为AVR单片机；所述的云存储模块的容量为2TB。
所述的伸缩杆的作用长度为1～1.8m，且在步进电机控制下速率为0.05～0.15m/s。
所述的微扫描探头的扫描范围角度为120°的圆弧形区域，扫描范围角度在围岩壁面的投影直径为0.2～0.5m的圆形区域。
使用上述点定位装置的一种矿井分布式煤岩变形点定位方法：设定正在开采工作面的水平为i，按设定正在开采的工作面是所述开采工作面水平i的第j个工作面，设定从该工作面的运输巷巷道入口开始对巷道中的紧固的锚杆托盘计数，按照矿井的等高线图结合锚杆托盘的个数k获取每个锚杆托盘对应的巷道的底板中线标高为h1、h2…hk，获取数组A、B的数据，最终得出煤岩顶底板及两帮变形变形量：
式中：Aj为二水平第j个开采试验工作面；A为顶底板最大变形量数组；B为两帮最大变形量数组；C为监测区数组A集合；D为监测区数组B集合；
根据现场实际情况，选择任意开采水平的工作面运输巷内的围岩变形位置定位及监测，其操作步骤如下：
a.准备工作
检查总站与预开采工作面运输巷的一个基站内服务器、LCD液晶屏的组合使用情况，检查总站预开采工作面运输巷的一个基站与预开采工作面运输巷的一个基站形成无线传输子网的稳定性，借助于红外遥控器检查预开采工作面运输巷中移动探测车的运行情况，检查移动探测车与基站是否用防爆光纤连接并通讯正常，检查移动探测车的万向轮、定向轮的情况无误；
b.扫描存储与判定
以运输巷巷道两帮及顶板第一个支护有效的锚杆托盘为定位的基准点，启动移动探测车到第一个支护有效的锚杆托盘为定位的基准点，随着移动探测车的前进，逐步增加定位的长度；控制伸缩杆延伸的速率为0.1m/s，让锚杆托盘完全处于微扫描探头扫描范围内，并在单片机的控制下将轮廓信息存储在云存储模块内；移动探测车继续前行，当形状识别传感器在运输巷巷道两帮及顶板扫描与基准点处锚杆托盘相同的形状时，在单片机调取已经存储的扫描信息指令下，两者对比，进一步识别而选择；
c.超声波测距
随着启动移动探测车的前进，当形状识别传感器成功识别运输巷道左右两帮腰线处与定位的基准点轮廓相同的一组锚杆托盘及顶板走向方向中心线延伸方向对应的一个与定位的基准点轮廓相同的锚杆托盘时，借助于超声波测距探头针对巷道围岩壁面的投影为直径0.2～0.5m的圆形区域的左右两帮及顶底板距离实时测量3次，选取3次测量中变形量最大的数据按照顶底板及两帮变形分类分别存储在数组A、B中，变形量数组随着移动探测车前行而持续增加，变形量换算方法如下：
式中：a为巷道设计施工的两帮间距，b为巷道设计施工的顶底板间距，s为超声波测定的巷道两帮间距，x为超声波测定的巷道顶底板间距，△a为巷道两帮变形量，△b为巷道顶底板变形量；
d.数据的筛选及传输
若移动探测车的微扫描探头未扫描到锚杆托盘时，说明该区域锚杆托盘由于变形而失效，则按照围岩现场的情况补打锚杆并补充锚杆托盘；
在有锚杆失效的区域，若步骤②中扫描的投影直径为0.2～0.5m的圆形区域中有多个锚杆托盘时，启动制动器，多次扫描以锚杆托盘为中心0.2～0.5m的圆形区域，选取测量的最大围岩变形量存储在数组A、B中，借助于防爆光纤传输至基站的服务器中，识别数组A、B的指数存储到数据库中；
e.数据后处理
基站中的服务器内的相对坐标绘图软件将数据库中的数据进行绘图生成直观的柱状或者曲线，并将数据库中数据通过红外传输模块传输至副井井口的总站服务器内，同样生成直观的图形，开采水平和井口的安全员可及时查看运输巷道两帮及顶底板变形情况，并根据数组A、B的指数分析及时获取锚杆托盘的位置，实现煤岩顶底板及两帮变形量的动态监测与定位。
移动探测车运行过程中，若万向轮与定向轮磨损严重，借助红外遥控器控制旋转电机使可旋转桁架旋转至最佳的可拆卸位置，更换万向轮与定向轮。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.抗干扰能力强、性能稳定及数据传输速率快。移动探测车与基站采用防爆光纤通信避免了由于巷道距离过长、内部机械设施多引起的大量电磁干扰，实现了采集信号的实时传递。基站与总站之间借助于无线通信模块建立无线传输子网，保证了不同开采水平的纵向传播速率；
2.定位算法精准。将开采水平顺序、工作面开采顺序、锚杆托盘数及巷道底板标高的数值构成了数组。同时，优化了失效锚杆托盘扫描定位的方法，取最大变形量植入数组中，借助于指针访问被数据库识别。采用锚杆托盘形状扫描及记忆，精确判定的方法；
3.立体效果佳。基站采用分布式架构，每个开采水平都设置一个LCD液晶屏以显示本开采水平内的围岩变形及定位情况，而总站则综合各个开采水平的情况，清晰可见。
4.结构简单、操作方便、能安全预警、抗干扰能力强、性能稳定及数据传输速率，定位算法精准，使用效果好，要本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位装置的位置示意图。
图2是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位装置的移动探测车结构示意图。
图3是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位装置的移动探测车内置单片机外围电路连接示意图。
图4是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位装置的移动探测车装载伸缩杆结构示意图。
图5是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位装置的移动探测车装载可旋转桁架结构示意图。
图6是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位装置的移动探测车针对巷道失效锚杆托盘有效扫描区域示意图。
图7是本发明的矿井分布式煤岩变形点定位方法的相对坐标绘图软件显示变形量的界面示意图。
图中：1-总站，101-基站，2-移动探测车，201-防爆发动机，202-防爆箱，203-照明灯，204-单片机，205-超声波测距探头，206-伸缩杆，207-步进电机，208-支撑杆，209-制动器，210-形状识别传感器，211-微扫描探头，212-云存储模块，213-可旋转桁架，214-万向轮，215-定向轮，216-红外遥控器，217-旋转电机，218-警示灯，3-防爆光纤，4-红外传输模块，401-红外发射子模块，402-红外接收子模块，5-服务器，6-LCD液晶屏，7-光纤接口。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
图1所示，本发明的一种矿井分布式煤岩变形点定位装置，主要由连接多个基站101的总站1、移动探测车2、红外传输模块4构成；所述的总站1位于矿井地面副井井口调度室内，所述的移动探测车2位于工作面运输巷巷道内沿中线行驶，所述的多个基站101分别设在矿井开采水平通道与副井井筒连线交叉处，多个基站101为N个，数字N为矿井开采水平的个数，1≤N<10；基站101通过防爆光纤3与移动探测车2连接实现井下数据传输，所述的总站1借助设在副井井筒内的多个红外传输模块4无线控制多个基站101形成无线传输子网，所述的红外传输模块4包括红外发射子模块401和红外接收子模块402，红外传输模块4沿着副井井壁间隔布置的距离为25-35m。红外传输模块4沿着副井井壁间隔布置，且每个基站1内单独布置一个；所述的总站1和基站101内均装载有服务器5和与服务器5相连的LCD液晶屏6，所述的服务器5装载有相对坐标绘图软件，相对坐标绘图软件借助于VB可视化语言编写并依据传输数据自动形成曲线，通过LCD液晶屏6显示开采水平范围内的定位及煤岩变形整体情况。基站101的服务器5单独与LCD液晶屏6连接以显示其开采水平范围内的定位及煤岩变形整体效果，与总站1连接的LCD液晶屏6的数量与基站101的数量相同以汇集N个水平的煤岩变形及定位情形，
图2所示，所述的移动探测车2包括防爆箱202、设在防爆箱202顶部和左右方向布置的伸缩杆206及支撑杆208，所述的伸缩杆206端部连接有识别锚杆托盘的形状识别传感器210和微扫描探头211，所述的支撑杆208端部连接有超声波测距探头205、照明灯203及警示灯218，所述的防爆箱202内部布置防爆发动机201、步进电机207、旋转电机217、单片机204和制动器209，防爆箱202的前部设有万向轮214，后部设有定向轮215，所述的步进电机207、形状识别传感器210、微扫描探头211、云存储模块212、红外传输模块4、旋转电机217、警示灯218构成了单片机204的外围电路，所述的步进电机207与伸缩杆206连接控制伸缩杆206伸缩，所述的照明灯203与防爆发动机201相连实现照明供电，所述的万向轮214与定向轮215借助于所述的可旋转桁架213与防爆箱202固定，如图5所示，通过红外遥控器216控制移动探测车2内部的红外传输模块4实现无线传输，所述的警示灯218设定在煤岩巷道变形超过15％预警。所述移动探测车2左侧的万向轮214和定向轮215与右侧的万向轮214和定向轮215的距离为适用于井下轨道800mm范围；所述的单片机204为AVR单片机；所述的云存储模块212的容量为2TB；所述的伸缩杆206的作用长度为1～1.8m，且在步进电机207控制下速率为0.05～0.15m/s；所述的微扫描探头211的扫描范围角度为120°的圆弧形区域，扫描范围角度在围岩壁面的投影直径为0.2～0.5m的圆形区域，如图4所示。
本发明的矿井分布式煤岩变形点定位方法：设定正在开采工作面的水平为i，按设定正在开采的工作面是所述开采工作面水平i的第j个工作面，设定从该工作面的运输巷巷道入口开始对巷道中的紧固的锚杆托盘计数，按照矿井的等高线图结合锚杆托盘的个数k获取每个锚杆托盘对应的巷道的底板中线标高为h1、h2…hk，获取数组A、B的数据，最终得出煤岩顶底板及两帮变形变形量：
Aj为二水平第j个开采试验工作面；A为顶底板最大变形量数组；B为两帮最大变形量数组；C为监测区数组A集合；D为监测区数组B集合；
根据现场实际情况，选择任意开采水平的工作面运输巷内的围岩变形位置定位及监测，其操作步骤如下：
a.准备工作
检查总站1与预开采工作面运输巷的一个基站101内服务器5、LCD液晶屏6的组合使用情况，检查总站1预开采工作面运输巷的一个基站101与预开采工作面运输巷的一个基站101形成无线传输子网的稳定性，借助于红外遥控器216检查预开采工作面运输巷中移动探测车2的运行情况，检查移动探测车2与基站101是否用防爆光纤3连接并通讯正常，检查移动探测车2的万向轮214、定向轮215的情况无误；若万向轮214、定向轮215有磨损情况，且磨损严重，可以借助红外遥控器216控制旋转电机217使得可旋转桁架213旋转至最佳的可拆卸位置，更换万向轮214与定向轮215；
b.扫描存储与判定
以运输巷巷道两帮及顶板第一个支护有效的锚杆托盘为定位的基准点，启动移动探测车2到第一个支护有效的锚杆托盘为定位的基准点，随着移动探测车2的前进，逐步增加定位的长度；控制伸缩杆206延伸的速率为0.1m/s，让锚杆托盘完全处于微扫描探头211扫描范围内，并在单片机204的控制下将轮廓信息存储在云存储模块212内；移动探测车继续前行，当形状识别传感器210在运输巷巷道两帮及顶板扫描与基准点处锚杆托盘相同的形状时，在单片机204调取已经存储的扫描信息指令下，两者对比，进一步识别而选择；锚杆托盘为移动探测车经过巷道两帮腰线处及巷道顶板走向中心线有效的锚杆支护区域的托盘；扫描探头未扫描到锚杆托盘，说明该区域锚杆托盘由于变形而失效。
c.超声波测距
随着启动移动探测车2的前进，当形状识别传感器210成功识别运输巷道左右两帮腰线处与定位的基准点轮廓相同的一组锚杆托盘及顶板走向方向中心线延伸方向对应的一个与定位的基准点轮廓相同的锚杆托盘时，借助于超声波测距探头205针对巷道围岩壁面的投影为直径0.2～0.5m的圆形区域的左右两帮及顶底板距离实时测量3次，选取3次测量中变形量最大的数据按照顶底板及两帮变形分类分别存储在数组A、B中，变形量数组随着移动探测车2前行而持续增加，变形量换算方法如下：
式中：a为巷道设计施工的两帮间距，b为巷道设计施工的顶底板间距，s为超声波测定的巷道两帮间距，x为超声波测定的巷道顶底板间距，△a为巷道两帮变形量，△b为巷道顶底板变形量；
d.数据的筛选及传输
若移动探测车2的微扫描探头211未扫描到锚杆托盘时，说明该区域锚杆托盘由于变形而失效，则按照围岩现场的情况补打锚杆并补充锚杆托盘，如图6所示；
在有锚杆失效的区域，若步骤②中扫描的投影直径为0.2～0.5m的圆形区域中有多个锚杆托盘时，启动制动器209，多次扫描以锚杆托盘为中心0.2～0.5m的圆形区域，选取测量的最大围岩变形量存储在数组A、B中，借助于防爆光纤3传输至基站101的服务器5中，识别数组A、B的指数存储到数据库中；
e.数据后处理
基站101中的服务器5内的相对坐标绘图软件将数据库中的数据进行绘图生成直观的柱状或者曲线，并将数据库中数据通过红外传输模块4传输至副井井口的总站1服务器内，同样生成直观的图形，开采水平和井口的安全员可及时查看运输巷道两帮及顶底板变形情况，并根据数组A、B的指数分析及时获取锚杆托盘的位置，实现煤岩顶底板及两帮变形量的动态监测与定位。
移动探测车2运行过程中，若万向轮214与定向轮215磨损严重，借助红外遥控器216控制旋转电机217使可旋转桁架213旋转至最佳的可拆卸位置，更换万向轮214与定向轮215。
Claims (7)
1.一种矿井分布式煤岩变形点定位装置，其特征在于：它包括连接多个基站（101）的总站（1）、移动探测车（2）、红外传输模块（4）；所述的总站（1）位于矿井地面副井井口调度室内，所述的移动探测车（2）位于工作面运输巷巷道内沿中线行驶，所述的多个基站（101）分别设在矿井开采水平通道与副井井筒连线交叉处，基站（101）通过防爆光纤（3）与移动探测车（2）连接实现井下数据传输，所述的总站（1）借助设在副井井筒内的多个红外传输模块（4）无线控制多个基站（101）形成无线传输子网，所述的红外传输模块（4）沿着副井井壁间隔布置，且每个基站（1）内单独布置一个；所述的总站（1）和基站（101）内均装载有服务器（5）和与服务器（5）相连的LCD液晶屏（6），所述的服务器（5）装载有相对坐标绘图软件，相对坐标绘图软件借助于VB可视化语言编写并依据传输数据自动形成曲线，通过LCD液晶屏（6）显示开采水平范围内的定位及煤岩变形整体情况；
所述的红外传输模块（4）包括红外发射子模块（401）和红外接收子模块（402），红外传输模块（4）沿着副井井壁间隔布置的距离为25-35m；
所述的多个基站（101）为N个，1≤N<10；
所述的移动探测车（2）包括防爆箱（202）、设在防爆箱（202）顶部和左右方向布置的伸缩杆（206）、支撑杆（208），所述的伸缩杆（206）端部连接有识别锚杆托盘的形状识别传感器（210）和微扫描探头（211），所述的支撑杆（208）端部连接有超声波测距探头（205）、照明灯（203）及警示灯（218），所述的防爆箱（202）内部布置防爆发动机（201）、步进电机（207）、旋转电机（217）、单片机（204）和制动器（209），防爆箱（202）的前部设有万向轮（214），后部设有定向轮（215），步进电机（207）、形状识别传感器（210）、微扫描探头（211）、云存储模块（212）、红外传输模块（4）、旋转电机（217）、警示灯（218）构成了单片机（204）的外围电路，所述的步进电机（207）与伸缩杆（206）连接控制伸缩杆（206）伸缩，所述的照明灯（203）与防爆发动机（201）相连实现照明供电，所述的万向轮（214）与定向轮（215）借助于可旋转桁架（213）与防爆箱（202）固定，通过红外遥控器（216）控制移动探测车（2）内部的红外传输模块（4）实现无线传输，所述的警示灯（218）设定在煤岩巷道变形超过15%预警。
2.根据权利要求1所述的矿井分布式煤岩变形点定位装置，其特征在于：所述移动探测车（2）左侧的万向轮（214）和定向轮（215）与右侧的万向轮（214）和定向轮（215）的距离为适用于井下轨道800mm范围。
3.根据权利要求1所述的矿井分布式煤岩变形点定位装置，其特征在于：所述的单片机（204）为AVR单片机；所述的云存储模块（212）的容量为2TB。
4.根据权利要求1所述的矿井分布式煤岩变形点定位装置，其特征在于：所述的伸缩杆（206）的作用长度为1～1.8m，且在步进电机（207）控制下速率为0.05～0.15m/s。
5.根据权利要求1所述的矿井分布式煤岩变形点定位装置，其特征在于：所述的微扫描探头（211）的扫描范围角度为120°的圆弧形区域，扫描范围角度在围岩壁面的投影直径为0.2～0.5m的圆形区域。
6.使用权利要求1-5中任一项所述点定位装置的一种矿井分布式煤岩变形点定位方法，其特征在于：设定正在开采工作面的水平为i，按设定正在开采的工作面是所述开采工作面水平i的第j个工作面，设定从该工作面的运输巷巷道入口开始对巷道中的紧固的锚杆托盘计数，按照矿井的等高线图结合锚杆托盘的个数k获取每个锚杆托盘对应的巷道的底板中线标高为h1、h2…hk，获取数组A、B的数据，最终得出煤岩顶底板及两帮变形变形量C、D：
根据现场实际情况，选择任意开采水平的工作面运输巷内的围岩变形位置定位及监测，其操作步骤如下：
a.准备工作
检查总站（1）与预开采工作面运输巷的一个基站（101）内服务器（5）、LCD液晶屏（6）的组合使用情况，检查总站（1）预开采工作面运输巷的一个基站（101）与预开采工作面运输巷的一个基站（101）形成无线传输子网的稳定性，借助于红外遥控器（216）检查预开采工作面运输巷中移动探测车（2）的运行情况，检查移动探测车（2）与基站（101）是否用防爆光纤（3）连接并通讯正常，检查移动探测车（2）的万向轮（214）、定向轮（215）的情况无误；
b.扫描存储与判定
以运输巷巷道两帮及顶板第一个支护有效的锚杆托盘为定位的基准点，启动移动探测车（2）到第一个支护有效的锚杆托盘为定位的基准点，随着移动探测车（2）的前进，逐步增加定位的长度；控制伸缩杆（206）延伸的速率为0.1m/s，让锚杆托盘完全处于微扫描探头（211）扫描范围内，并在单片机（204）的控制下将轮廓信息存储在云存储模块（212）内；移动探测车继续前行，当形状识别传感器（210）在运输巷巷道两帮及顶板扫描与基准点处锚杆托盘相同的形状时，在单片机（204）调取已经存储的扫描信息指令下，两者对比，进一步识别而选择；
c.超声波测距
随着启动移动探测车（2）的前进，当形状识别传感器（210）成功识别运输巷道左右两帮腰线处与定位的基准点轮廓相同的一组锚杆托盘及顶板走向方向中心线延伸方向对应的一个与定位的基准点轮廓相同的锚杆托盘时，借助于超声波测距探头（205）针对巷道围岩壁面的投影为直径0.2～0.5m的圆形区域的左右两帮及顶底板距离实时测量3次，选取3次测量中变形量最大的数据按照顶底板及两帮变形分类分别存储在数组A、B中，变形量数组随着移动探测车（2）前行而持续增加，变形量换算方法如下：
式中：a为巷道设计施工的两帮间距，b为巷道设计施工的顶底板间距，s为超声波测定的巷道两帮间距，x为超声波测定的巷道顶底板间距，△a为巷道两帮变形量，△b为巷道顶底板变形量；
d.数据的筛选及传输
若移动探测车（2）的微扫描探头（211）未扫描到锚杆托盘时，说明该区域锚杆托盘由于变形而失效，则按照围岩现场的情况补打锚杆并补充锚杆托盘；
在有锚杆失效的区域，若步骤b中扫描的投影直径为0.2～0.5m的圆形区域中有多个锚杆托盘时，启动制动器（209），多次扫描以锚杆托盘为中心0.2～0.5m的圆形区域，选取测量的最大围岩变形量存储在数组A、B中，借助于防爆光纤（3）传输至基站（101）的服务器（5）中，识别数组A、B的指数存储到数据库中；
e.数据后处理
基站（101）中的服务器（5）内的相对坐标绘图软件将数据库中的数据进行绘图生成直观的柱状或者曲线，并将数据库中数据通过红外传输模块（4）传输至副井井口的总站（1）服务器内，同样生成直观的图形，开采水平和井口的安全员可及时查看运输巷道两帮及顶底板变形情况，并根据数组A、B的指数分析及时获取锚杆托盘的位置，实现煤岩顶底板及两帮变形量C、D的动态监测与定位。
7.根据权利要求6所述的一种矿井分布式煤岩变形点定位方法，其特征在于：移动探测车（2）运行过程中，若万向轮（214）与定向轮（215）磨损严重，借助红外遥控器（216）控制旋转电机（217）使可旋转桁架（213）旋转至最佳的可拆卸位置，更换万向轮（214）与定向轮（215）。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10006197C1 (de) * | 2000-02-11 | 2001-05-17 | Rag Ag | Anordnung zur Überwachung der Lageverschiebung von Ankerköpfen aufgrund von Gebirgsbewegungen eines mit Ankern ausbebauten untertägigen Grubenbaus |
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| CN204327197U (zh) * | 2014-12-11 | 2015-05-13 | 常州峰成科技有限公司 | 一种基于无线组网的矿井探测移动机器人 |
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|---|---|---|---|---|
| DE10006197C1 (de) * | 2000-02-11 | 2001-05-17 | Rag Ag | Anordnung zur Überwachung der Lageverschiebung von Ankerköpfen aufgrund von Gebirgsbewegungen eines mit Ankern ausbebauten untertägigen Grubenbaus |
| CN101251498A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-08-27 | 中国矿业大学 | 一种基于电磁辐射原理的围岩松动圈测试及评价方法 |
| CN103362552A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-23 | 中国矿业大学 | 一种煤矿巷道分布式光纤光栅锚杆群应力监测系统 |
| CN204327197U (zh) * | 2014-12-11 | 2015-05-13 | 常州峰成科技有限公司 | 一种基于无线组网的矿井探测移动机器人 |
| CN109611157A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-12 | 中国矿业大学 | 一种深部矿井大断面硐室变形智能监测系统及方法 |
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