CN113513964A - 一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巷道修建技术领域，尤其为一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，包括底板、主箱和控制器，所述底板的顶端固定连接有第一液压杆，所述第一液压杆的顶端与主箱的底端固定连接，所述主箱的后侧设置有固定装置，所述主箱上还设置有偏移检测机构，本发明中，通过深度探测装置可以实现对软岩体挖掘深度的测量，且测量的精度较为精确，为后续的施工和工期安排提供了很好的便利，深入杆在推送机构的作用下向前运动，停止后，硬度检测机构通过判断硬度检测杆向前的深入距离来判断此时的岩石硬度，偏移检测机构用来检测探测时的偏移量，提升准确性，扩张部的设置可以减小深入杆前进时周侧岩石对深入杆造成的阻力。

Description

一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置

技术领域

本发明涉及巷道修建技术领域，具体为一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置。

背景技术

巷道，是地下采矿时，为采矿提升、运输、通风、排水、动力供应等而掘进的通道，巷道断面形状多为拱形、梯形或矩形，围岩松软的为圆形、椭圆形或马蹄形，在巷道的整个生命周期，始终会伴随着冲击地压的风险，为了减小冲击地压的风险，需要采取一些必要的措施，合理置换就是其中的一种。

合理置换就是采取针对性的措施，在第一支护单元的安全保障环境下，提前把巷道浅表围岩中部分极软岩、膨胀岩及其外力作用下松动和流变的岩体，在巷道设计断面外，多挖掉一部分膨胀岩和松动流变的岩体，然后用喷射混凝土予以充填扩挖部分的方法和手段，称之为合理置换。

在合理置换的过程中，需要对软岩体需要挖掘的深度进行提前的测量，以确保工期的安排，因为越往深处，岩石的硬度会增加，软岩体需要挖掘的深度与岩体内侧的硬度有着直接的关系，在进行测量的时候，需要先找到硬度符合要求的岩体，并以该岩体的深度作为挖掘的深度，目前存在的大部分深度探测装置大多比较简单，使得探测的精确度不够准确，还存在着一定的弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，包括底板、主箱和控制器，所述底板的顶端固定连接有第一液压杆，所述第一液压杆的顶端与主箱的底端固定连接，所述主箱的后侧设置有固定装置，所述主箱上还设置有偏移检测机构，所述主箱的内侧滑动连接有用入深入软岩的深入杆，所述深入杆上设置有用于测算深度的刻度线，所述深入杆的前端设置有扩张部，所述扩张部使得深入杆的前端直径大于深入杆的后侧直径，所述深入杆的前端呈锥形状设置，所述深入杆的前端内侧中央位置处设置有硬度检测机构，所述硬度检测机构包括有用于向前探入的硬度检测杆，所述深入杆的前端内侧设置有定位机构，所述定位机构设置在硬度检测机构的外侧，所述定位机构上设置有可以滑动插入软岩内侧的定位板，所述主箱的内侧还设置有用于驱动深入杆的推送机构。

进一步的，所述硬度检测机构包括顶盖、第二液压杆、滑动变阻器、和第三电机，所述顶盖滑动设置在深入杆的前端，所述顶盖的后端面与深入杆的前端面相吻合，所述第三电机固定设置在深入杆的内侧，所述第三电机的主轴末端与顶盖的后端面边缘处固定连接，所述第二液压杆设置在深入杆的内侧中心线上，所述第二液压杆的前端与硬度检测杆的后端固定连接。

进一步的，所述硬度检测机构还包括有滑动变阻器和电流传感器，所述滑动变阻器和电流传感器均设置在深入杆的内侧，所述滑动变阻器的滑动端与硬度检测杆的外侧固定连接，所述滑动变阻器与电流传感器为电性连接。

进一步的，所述推送机构包括第一电机和滑板，所述第一电机的前端与主箱的后端固定连接，所述滑板滑动设置在主箱的内侧，所述滑板的内侧中央位置处与深入杆的后端外侧固定连接，所述第一电机的主轴末端固定连接有螺杆，所述螺杆的另一端与主箱的前端内侧转动连接，所述螺杆的外侧与滑板一端内侧螺旋连接。

进一步的，所述固定装置包括连杆和支撑板，所述连杆的顶端与主箱的后侧通过铰链转动连接，所述连杆的底端与支撑板的顶端通过铰链转动连接，所述支撑板上滑动设置有用于增加支撑牢固性的锚杆，所述锚杆的外侧成螺旋状设置。

进一步的，所述支撑板的顶端右侧固定连接有连接板，所述连接板的顶端内侧滑动连接有滑杆，所述滑杆的截面呈多边形状设置，所述滑杆的外侧与锚杆的内侧滑动连接，所述滑杆的顶端内侧开设有卡槽，所述滑杆和锚杆的数量均为2个，且分别以支撑板的中线为中心呈对称状设置。

进一步的，所述连接板的顶端内侧通过转轴转动连接有转板，且转板上的转轴可在连接板的顶端内侧上下滑动，所述转板的顶端固定连接有第二电机，所述第二电机的主轴末端固定连接有卡杆，所述卡槽设置在卡杆的活动轨迹上，所述卡槽的内侧和卡杆的底端外侧可以相卡合。

进一步的，所述偏移检测机构包括激光接收器和激光发射器，所述激光发射器固定设置在主箱的下侧，所述激光接收器放置在激光发射器的下侧。

进一步的，所述定位机构包括设置在深入杆前端内侧的环形油室、液压油泵和油腔，所述油腔成圆环状设置，所述油腔的内侧与定位板的外侧滑动连接，所述定位板均匀的设置在油腔的内侧，位于上侧的所述液压油泵的输入端连通有电磁阀，所述电磁阀的另一端与油腔的内侧相连通，位于上侧的所述液压油泵的输出端与环形油室相连通，位于下侧的所述液压油泵的输入端和输出端分别与环形油室和油腔相连通。

使用深度探测装置的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤1：将深度探测装置放置到需要测量的软岩体前侧，通过第一液压杆来调整主箱的高度，通过固定装置使主箱的位置得到固定；

步骤2：通过控制器控制，使推送机构以一个固定的推力推动深入杆向前运动；

步骤3；当深入杆的向前运动停止后，通过推送机构将深入杆拉回，拉回后，再次以相同的推力推动深入杆向前运动；

步骤4；通过定位机构将定位板伸出并插入到外侧的软岩中，实现对硬度检测机构的固定；

步骤5；在定位机构工作完成后，硬度检测机构工作，硬度检测机构会控制硬度检测杆以一个固定的力向前运动；

步骤6；通过判断硬度检测杆向前的深入距离来判断此时的岩石硬度，

步骤7：当岩石硬度的硬度符合要求时；观察偏移检测机构的偏移量，此时的软岩体置换深度为此时的深入杆深入深度加上偏移检测机构的偏移量；

步骤8；当岩石硬度的硬度不符合要求时；向推送机构施加一个更高的推力，重新操作，直至岩石硬度符合要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过深度探测装置可以实现对软岩体挖掘深度的测量，且测量的精度较为精确，为后续的施工和工期安排提供了很好的便利，具有很好的实用性，设置的第一液压杆来调整主箱的高度，设置的固定装置使主箱的位置得到固定，深入杆在推送机构的作用下向前运动，停止后，硬度检测机构通过判断硬度检测杆向前的深入距离来判断此时的岩石硬度，偏移检测机构用来检测探测时的偏移量，提升准确性，扩张部的设置可以减小深入杆前进时周侧岩石对深入杆造成的阻力。

2、本发明中，设置的定位机构可以在硬度检测机构测量前对深入杆的前端进行固定，防止硬度检测机构测在测量时出现偏移，进一步提升硬度检测的精确性。

附图说明

图1为本发明的整体外观结构示意图；

图2为本发明推送机构的安装结构示意图；

图3为本发明深入杆右端内侧的剖视安装结构示意图；

图4为本发明图1中的A处安装结构示意图；

图5为本发明图3中的B处安装结构示意图；

图6为本发明图3中的C处安装结构示意图；

图7为本发明锚杆处的外观结构示意图。

图中：1、底板；2、第一液压杆；3、控制器；4、主箱；5、深入杆；5a、扩张部；6、推送机构；601、第一电机；602、螺杆；603、滑板；7、固定装置；701、连杆；702、支撑板；703、连接板；704、锚杆；705、滑杆；706、卡槽；707、转板；708、第二电机；709、卡杆；8、定位机构；801、环形油室；802、液压油泵；803、油腔；804、定位板；805、电磁阀；9、硬度检测机构；901、第三电机；902、顶盖；903、第二液压杆；904、硬度检测杆；905、滑动变阻器；906、电流传感器；10、偏移检测机构；1001、激光接受器；1002、激光发射器。

具体实施方式

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：

一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，包括底板1、主箱4和控制器3，底板1的顶端固定连接有第一液压杆2，第一液压杆2的顶端与主箱4的底端固定连接，主箱4的后侧设置有固定装置7，主箱4上还设置有偏移检测机构10，主箱4的内侧滑动连接有用入深入软岩的深入杆5，深入杆5上设置有用于测算深度的刻度线，深入杆5的前端设置有扩张部5a，扩张部5a使得深入杆5的前端直径大于深入杆5的后侧直径，深入杆5的前端呈锥形状设置，深入杆5的前端内侧中央位置处设置有硬度检测机构9，硬度检测机构9包括有用于向前探入的硬度检测杆904，深入杆5的前端内侧设置有定位机构8，定位机构8设置在硬度检测机构9的外侧，定位机构8上设置有可以滑动插入软岩内侧的定位板804，主箱4的内侧还设置有用于驱动深入杆5的推送机构6，将深度探测装置放置到需要测量的软岩体前侧，通过第一液压杆2来调整主箱的高度，通过固定装置7使主箱的位置得到固定，通过控制器3控制，使推送机构6以一个固定的推力推动深入杆5向前运动，当深入杆5的向前运动停止后，通过推送机构6将深入杆5拉回，拉回后，再次以相同的推力推动深入杆5向前运动，然后，通过定位机构8将定位板804伸出并插入到外侧的软岩中，实现对硬度检测机构9的固定，硬度检测机构9工作，硬度检测机构9会控制硬度检测杆904以一个固定的力向前运动，通过判断硬度检测杆904向前的深入距离来判断此时的岩石硬度，当岩石硬度的硬度符合要求时；观察偏移检测机构10的偏移量，此时的软岩体置换深度为此时的深入杆5的深入深度加上偏移检测机构10的偏移量；

硬度检测机构9包括顶盖902、第二液压杆903、滑动变阻器905、和第三电机901，顶盖902滑动设置在深入杆5的前端，顶盖902的后端面与深入杆5的前端面相吻合，第三电机901固定设置在深入杆5的内侧，第三电机901的主轴末端与顶盖902的后端面边缘处固定连接，第二液压杆903设置在深入杆5的内侧中心线上，第二液压杆903的前端与硬度检测杆904的后端固定连接，工作时，第三电机901转动，带动顶盖902转动，深入杆5的前端被打开，第二液压杆903以一个固定的推力带动硬度检测杆904向前运动；

硬度检测机构9还包括有滑动变阻器905和电流传感器906，滑动变阻器905和电流传感器906均设置在深入杆5的内侧，滑动变阻器905的滑动端与硬度检测杆904的外侧固定连接，滑动变阻器905与电流传感器906为电性连接，硬度检测杆904的向前运动中，会带动滑动变阻器905的滑动端运动，滑动变阻器905滑动端的运动会使电流传感器906产生电流的变化，并根据电流变化的电信号来判断硬度检测杆904的运动距离，最终判断此时岩石的硬度；

推送机构6包括第一电机601和滑板603，第一电机601的前端与主箱4的后端固定连接，滑板603滑动设置在主箱4的内侧，滑板603的内侧中央位置处与深入杆5的后端外侧固定连接，第一电机601的主轴末端固定连接有螺杆602，螺杆602的另一端与主箱4的前端内侧转动连接，螺杆602的外侧与滑板603一端内侧螺旋连接，工作时，控制器3控制通过对第一电机601电压和电流的控制，使第一电机601维持一种稳定的输出，第一电机601带动螺杆602转动，螺杆602的转动会通过滑板603带动深入杆5进行向前或向后的运动；

固定装置7包括连杆701和支撑板702，连杆701的顶端与主箱4的后侧通过铰链转动连接，连杆701的底端与支撑板702的顶端通过铰链转动连接，支撑板702上滑动设置有用于增加支撑牢固性的锚杆704，锚杆704的外侧成螺旋状设置，通过锚杆704钻入地中来实现固定的作用，且固定装置7通过连杆设置在主箱4的后侧，这种固定的方式更加稳固；

支撑板702的顶端右侧固定连接有连接板703，连接板703的顶端内侧滑动连接有滑杆705，滑杆705的截面呈多边形状设置，滑杆705的外侧与锚杆704的内侧滑动连接，滑杆705的顶端内侧开设有卡槽706，滑杆705和锚杆704的数量均为2个，且分别以支撑板702的中线为中心呈对称状设置，这种设置使得滑杆705的转动会带动锚杆704转动进入到土地中；

连接板703的顶端内侧通过转轴转动连接有转板707，且转板707上的转轴可在连接板703的顶端内侧上下滑动，转板707的顶端固定连接有第二电机708，第二电机708的主轴末端固定连接有卡杆709，卡槽706设置在卡杆709的活动轨迹上，卡槽706的内侧和卡杆709的底端外侧可以相卡合，使用时，提升并转动转板707，使卡杆709插入到卡槽706的内侧，第二电机708转动，第二电机708会带动滑杆705进行转动；

偏移检测机构10包括激光接收器1001和激光发射器1002，激光发射器1002固定设置在主箱4的下侧，激光接收器1001放置在激光发射器1002的下侧，激光发射器1002会跟随主箱4发生偏移，设置的激光接收器1001与激光接收器1001会发生相对运动，通过激光接收器1001对相对运动的捕捉来确定偏移量；

定位机构8包括设置在深入杆5前端内侧的环形油室801、液压油泵802和油腔803，油腔803成圆环状设置，油腔803的内侧与定位板804的外侧滑动连接，定位板804均匀的设置在油腔803的内侧，位于上侧的液压油泵802的输入端连通有电磁阀805，电磁阀805的另一端与油腔803的内侧相连通，位于上侧的液压油泵802的输出端与环形油室801相连通，位于下侧的液压油泵802的输入端和输出端分别与环形油室801和油腔803相连通，使用时，控制器3控制位于下侧的液压油泵802工作，环形油室801内的油会进入到油腔803的内侧，油腔803内侧的压力升高，会压迫定位板804向外侧运动插入岩体中，回收定位板804时，电磁阀805打开，位于上侧的液压油泵802工作，油腔803的油会进入到环形油室801的内侧，油腔803内侧的压力下降，会压迫定位板804向内侧运动回入深入杆5的内侧；

使用如权利要求1一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤1：将深度探测装置放置到需要测量的软岩体前侧，通过第一液压杆2来调整主箱4的高度，通过固定装置7使主箱4的位置得到固定；

步骤2：通过控制器3控制，使推送机构6以一个固定的推力推动深入杆5向前运动；

步骤3；当深入杆5的向前运动停止后，通过推送机构6将深入杆5拉回，拉回后，再次以相同的推力推动深入杆5向前运动，重复一遍的作用是，可以防止深入杆5在第一次深入时被卡住而不能向前运动；

步骤4；通过定位机构8将定位板804伸出并插入到外侧的软岩中，实现对硬度检测机构9的固定；

步骤5；在定位机构8工作完成后，硬度检测机构9工作，硬度检测机构9会控制硬度检测杆904以一个固定的力向前运动；

步骤6；通过判断硬度检测杆904向前的深入距离来判断此时的岩石硬度，

步骤7：当岩石硬度的硬度符合要求时；观察偏移检测机构10的偏移量，此时的软岩体置换深度为此时的深入杆5深入深度加上偏移检测机构10的偏移量；

步骤8；当岩石硬度的硬度不符合要求时，从步骤2开始，向推送机构6施加一个更高的推力，重新操作，直至岩石硬度符合要求。

Claims (10)

1.一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，包括底板（1）、主箱（4）和控制器（3），其特征在于：所述底板（1）的顶端固定连接有第一液压杆（2），所述第一液压杆（2）的顶端与主箱（4）的底端固定连接，所述主箱（4）的后侧设置有固定装置（7），所述主箱（4）上还设置有偏移检测机构（10），所述主箱（4）的内侧滑动连接有用入深入软岩的深入杆（5），所述深入杆（5）上设置有用于测算深度的刻度线，所述深入杆（5）的前端设置有扩张部（5a），所述扩张部（5a）使得深入杆（5）的前端直径大于深入杆（5）的后侧直径，所述深入杆（5）的前端呈锥形状设置，所述深入杆（5）的前端内侧中央位置处设置有硬度检测机构（9），所述硬度检测机构（9）包括有用于向前探入的硬度检测杆（904），所述深入杆（5）的前端内侧设置有定位机构（8），所述定位机构（8）设置在硬度检测机构（9）的外侧，所述定位机构（8）上设置有可以滑动插入软岩内侧的定位板（804），所述主箱（4）的内侧还设置有用于驱动深入杆（5）的推送机构（6）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述硬度检测机构（9）包括顶盖（902）、第二液压杆（903）、滑动变阻器（905）、和第三电机（901），所述顶盖（902）滑动设置在深入杆（5）的前端，所述顶盖（902）的后端面与深入杆（5）的前端面相吻合，所述第三电机（901）固定设置在深入杆（5）的内侧，所述第三电机（901）的主轴末端与顶盖（902）的后端面边缘处固定连接，所述第二液压杆（903）设置在深入杆（5）的内侧中心线上，所述第二液压杆（903）的前端与硬度检测杆（904）的后端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述硬度检测机构（9）还包括有滑动变阻器（905）和电流传感器（906），所述滑动变阻器（905）和电流传感器（906）均设置在深入杆（5）的内侧，所述滑动变阻器（905）的滑动端与硬度检测杆（904）的外侧固定连接，所述滑动变阻器（905）与电流传感器（906）为电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述推送机构（6）包括第一电机（601）和滑板（603），所述第一电机（601）的前端与主箱（4）的后端固定连接，所述滑板（603）滑动设置在主箱（4）的内侧，所述滑板（603）的内侧中央位置处与深入杆（5）的后端外侧固定连接，所述第一电机（601）的主轴末端固定连接有螺杆（602），所述螺杆（602）的另一端与主箱（4）的前端内侧转动连接，所述螺杆（602）的外侧与滑板（603）一端内侧螺旋连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述固定装置（7）包括连杆（701）和支撑板（702），所述连杆（701）的顶端与主箱（4）的后侧通过铰链转动连接，所述连杆（701）的底端与支撑板（702）的顶端通过铰链转动连接，所述支撑板（702）上滑动设置有用于增加支撑牢固性的锚杆（704），所述锚杆（704）的外侧成螺旋状设置。

6.根据权利要求5所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述支撑板（702）的顶端右侧固定连接有连接板（703），所述连接板（703）的顶端内侧滑动连接有滑杆（705），所述滑杆（705）的截面呈多边形状设置，所述滑杆（705）的外侧与锚杆（704）的内侧滑动连接，所述滑杆（705）的顶端内侧开设有卡槽（706），所述滑杆（705）和锚杆（704）的数量均为2个，且分别以支撑板（702）的中线为中心呈对称状设置。

7.根据权利要求6所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述连接板（703）的顶端内侧通过转轴转动连接有转板（707），且转板（707）上的转轴可在连接板（703）的顶端内侧上下滑动，所述转板（707）的顶端固定连接有第二电机（708），所述第二电机（708）的主轴末端固定连接有卡杆（709），所述卡槽（706）设置在卡杆（709）的活动轨迹上，所述卡槽（706）的内侧和卡杆（709）的底端外侧可以相卡合。

8.根据权利要求1所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述偏移检测机构（10）包括激光接收器（1001）和激光发射器（1002），所述激光发射器（1002）固定设置在主箱（4）的下侧，所述激光接收器（1001）放置在激光发射器（1002）的下侧。

9.根据权利要求1所述的一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置，其特征在于：所述定位机构（8）包括设置在深入杆（5）前端内侧的环形油室（801）、液压油泵（802）和油腔（803），所述油腔（803）成圆环状设置，所述油腔（803）的内侧与定位板（804）的外侧滑动连接，所述定位板（804）均匀的设置在油腔（803）的内侧，位于上侧的所述液压油泵（802）的输入端连通有电磁阀（805），所述电磁阀（805）的另一端与油腔（803）的内侧相连通，位于上侧的所述液压油泵（802）的输出端与环形油室（801）相连通，位于下侧的所述液压油泵（802）的输入端和输出端分别与环形油室（801）和油腔（803）相连通。

10.使用如权利要求1所述一种适用于冲击地压巷道软岩体置换的深度探测装置的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤1：将深度探测装置放置到需要测量的软岩体前侧，通过第一液压杆（2）来调整主箱（4）的高度，通过固定装置（7）使主箱（4）的位置得到固定；

步骤2：通过控制器（3）控制，使推送机构（6）以一个固定的推力推动深入杆（5）向前运动；

步骤3；当深入杆（5）的向前运动停止后，通过推送机构（6）将深入杆（5）拉回，拉回后，再次以相同的推力推动深入杆（5）向前运动；

步骤4；通过定位机构（8）将定位板（804）伸出并插入到外侧的软岩中，实现对硬度检测机构（9）的固定；

步骤5；在定位机构（8）工作完成后，硬度检测机构（9）工作，硬度检测机构（9）会控制硬度检测杆（904）以一个固定的力向前运动；

步骤6；通过判断硬度检测杆（904）向前的深入距离来判断此时的岩石硬度，

步骤7：当岩石硬度的硬度符合要求时；观察偏移检测机构（10）的偏移量，此时的软岩体置换深度为此时的深入杆（5）深入深度加上偏移检测机构（10）的偏移量；

步骤8；当岩石硬度的硬度不符合要求时；向推送机构（6）施加一个更高的推力，重新操作，直至岩石硬度符合要求。

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