[发明专利]巷道空间形变测量装置及基于该装置的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于岩体力学参数测量技术领域，尤其是涉及监测空间任意两点相对位移及角度的巷道空间形变测量装置及基于该装置的测量方法。

背景技术

巷道作为井下重要的运输通道和工作空间，其稳定状况直接影响到矿井的正常生产及工人的生命安全。目前在地下工程中，由于掘进作业破坏了岩体原有应力平衡状态，导致围岩体一定程度的位移、变形以及破坏；其次围岩体的应力一直处于动态变化的过程中，岩体的位移、变形和渗透特性也随之改变。岩体位移及变形数据是岩体力学参数的基础，准确获取岩体位移及变形数据是控制岩体稳定、确保工程顺利开展的重要保障。

目前隧道、矿井、地下工程对关键位置的变形位移及沉降的测量主要采用机械钢尺式收敛仪。此类收敛仪收敛值的计算是基于两次基点前后两次间距差值得到的。此类设备并没有考虑当测量时两基点在空间位置上发生了偏移，基点连线的方位角与倾角发生改变，因此这时利用收敛仪测试的结果是欠妥的。且现有的测量装置中不含有三维罗盘，无法进行准确测量。此外，传统的机械收敛仪钢尺部分重量较重，在测量过程中由于重力易产生下坠，而无法确保其水平度，造成测量偏差。因此，亟需一种能够有效提高测量结果准确度的巷道空间形变测量装置及基于该装置的测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中巷道空间形变测量偏差大、准确率低的缺点，提供一种能够准确精准测量巷道空间形变的装置和基于该装置的测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：巷道空间形变测量装置，包括基点固定件、带孔钢尺及主机，带孔钢尺与主机为可分离式结构，所述主机包括挂钩、调节螺母、数据处理与显示装置、三维罗盘、卡尺、尺孔销及联尺架，所述基点固定件用于巷道岩体内的基点定位，基点固定件上设有用于与挂钩相连的连接件，基点固定件包括第一基点固定件与第二基点固定件，挂钩包括第一挂钩及第二挂钩，所述带孔钢尺一端设有第一挂钩，通过第一挂钩将带孔钢尺与第一基点固定件的连接件相连接，所述带孔钢尺上均匀设有若干个圆孔，通过将尺孔销插入圆孔中，用尺卡将带孔钢尺与联尺架的一端相固定，联尺架的另一端连接有三维罗盘，三维罗盘与数据处理及显示装置的一端相连，所述数据处理与显示装置包括控制单元及显示单元，显示单元包括位于数据处理与显示装置表面的显示系统张力程度的张力窗口及显示测量参数值的参数窗口，所述张力窗口中显示有定位线，定位线为若干根，张力窗口内还设有标示尺，标示尺上设有标示线，标示尺与调节螺母相连，旋转调节螺母时，标示尺上的标示线能够在定位线之间进行相应的移动，所述测量参数值至少包括数显位移、方位角及倾角的值，数据处理及显示装置的另一端与调节螺母的一端相连，调节螺母的另一端设有第二挂钩，所述第二挂钩与第二基点固定件的连接件相连。

具体的，所述连接件为钩状结构金属物，其表面涂覆有防锈层。

进一步的，所述数据处理与显示装置中还设置有电池及与电池相连的LED灯，所述LED灯设置于显示单元上方。

优选的，数据处理与显示装置还包括复位单元及开关单元，所述复位单元及开关单元与控制单元相连接，所述数据处理与显示装置表面还设有清零按钮和开关按钮，所述清零按钮和开关按钮分别与复位单元和开关单元相连。

进一步的，该装置还包括用于支撑带孔钢尺的支撑架。

具体的，所述张力窗口包括屏幕，定位线位于张力窗口的屏幕上，屏幕下方设有标示尺，还包括弹簧，所述调节螺母通过弹簧与标示尺相连。

本发明的另一技术方案是基于上述巷道空间形变测量装置的测量方法，包括以下步骤：

A.在待测巷道空间内打孔，确定两个基点，并在两个基点处分别安装第一基点固定件与第二基点固定件；

B.将带孔钢尺通过第一挂钩与第一基点固定件相连，将调节螺母的另一端的第二挂钩与第二基点固定件相连，在钢尺上选择一个圆孔插入尺孔销，用尺卡将带孔钢尺与联尺架连接在一起，并使得整个巷道空间形变测量装置保持平衡，而后依次连接好调节螺母、数据处理与显示装置及三维罗盘，架设好整个巷道空间形变测量装置；

C.开启数据处理与显示装置，旋转调节螺母使得标示线位于特定位置；

D.监测记录数显位移、方位角及倾角的值，若数显位移的值超过度量程的长度，则进入步骤E，若未超过，则直接进入步骤F，所述度量程的长度带孔钢尺上相邻圆孔的间距；