[发明专利]一种激光测量巷道顶板离层装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种激光测量巷道顶板离层装置及其使用方法，该装置由离层监测探头、可控液压升降系统、数据处理系统构成。所述离层监测探头由探头保护外壳、发射光学窗口、接收光学窗口、激光发射装置、光电转换装置、数据传输装置组成；所述离层监测探头探测顶板离层区及其形态；所述可控液压升降系统由液压传动系统和多节升降杆组成；所述可控液压升降系统将离层监测探头送至钻孔；所述数据处理系统控制离层监测探头位置、数据采集以及数据处理。该装置通过激光监测探头在水平方向上的旋转及垂直方向上的升降实现对顶板离层区及形态的准确探测。本发明使用方法简单，探测结果稳定可靠，对锚网支护巷道顶板稳定控制具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种巷道顶板离层监测装置及使用方法，具体是一种激光测量巷道顶板离层装置及其使用方法。

背景技术

在煤矿生产中，顶板离层是巷道顶板事故的主要诱因之一，当巷道顶板离层量超过一定范围，如果不采取二次加固措施，便会发生顶板垮落事故。巷道顶板岩层与岩层之间容易产生离层；巷道围岩存在软弱节理面，当巷道受到拉应力及剪应力，节理面会发生离层。因此，对巷道顶板离层进行监测，以便了解巷道顶板离层发育情况及顶板稳定性，及时采取加固措施，从而有效的防止顶板垮落事故的发生，保障井下人员及财产安全。

目前，国内外最常用的顶板离层监测方式是在顶板内安装机械式顶板离层指示仪，通过离层指示仪所反映不同位置上的岩层位移作为离层量，这种测量方式得到的“离层量”不仅包括顶板的岩层间离层以及弱节理离层，还含有煤层开挖后，顶板岩层的弹塑性变形和遇水膨胀变形等，传统的机械式顶板离层指示仪无法精确测量巷道顶板的离层量。常用的钻孔窥视仪可以实现钻孔内部离层的可视化观测，但钻孔窥视仪只能通过肉眼粗略地观测离层形态，且无法观测离层内部的延伸长度，导致技术人员无法准确判断顶板稳定性，给巷道和采掘工程的安全性和可靠性带来很大的影响。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是为了提高巷道顶板离层探测精度，提高离层探测自动化程度，减少人为操作带来的误差，可靠性高，测量精度高，可实现自动探测的一种激光测量巷道顶板离层装置及使用方法。

技术方案：为能达到本发明的目的，通过如下技术方案实现：一种激光测量巷道顶板离层装置，其特征是：它由离层监测探头(1)、可控液压升降系统(2)和数据处理系统(5)构成。所述的离层监测探头由探头保护外壳(7)、发射光学窗口(8)、接收光学窗口(9)、激光发射装置(10)、光电转换装置(11)、数据传输装置(6)组成；所述的可控液压升降系统(2)由液压传动系统(3)、多节升降杆(4)组成；所述的数据处理系统(5)包括可控液压升降系统位置控制子系统、离层监测探头控制子系统；所述的数据处理系统(5)通过数据传输装置(6)分别与可控液压升降系统(2)、离层监测探头(1)相连，由数据处理系统(5)处理数据并计算出激光的探测距离。

上述方案的优选方案是，所述的离层监测探头(1)下部有旋转结构，所述的离层监测探头(1)可360°旋转，可对钻孔各个方向进行探测。

上述方案的优选方案是，所述的发射光学窗口(8)及所述的接收光学窗口(9)为高透光率材质，以保护离层监测探头(1)内的电子元器件。

上述方案的优选方案是，所述的光电转换装置(11)与滤波电路相连接，滤波电路连接信号放大器，将接收到的光转换为电信号，并进行电信号增益。

一种激光测量巷道顶板离层装置的使用方法，包括以下内容：

(1)钻孔准备：在锚杆(18)支护巷道断面的顶板中部位置处，用液压钻机垂直于顶板钻出一个直径为40mm至50mm、长度为6m的钻孔(14)，清理孔内的泥水与碎石，然后，将可控液压升降系统(2)及其上方的离层监测探头(1)置于钻孔正下方，将可控液压升降系统底座固定于巷道底板，多节升降杆(4)抬升离层监测探头(1)至顶板钻孔(14)初始位置。