[发明专利]一种冒顶危险性评估预测装置和方法

说明书

本发明的一种冒顶危险性评估预测装置和方法，包括均布固定在巷道顶板上的若干电磁驱动冲击装置和用于扫描巷道顶板并获取其位置数据的三维激光扫描仪，还包括用于接受三维激光扫描仪数据信息并进行信息处理的计算机工作站。本发明能够主动施加冲击荷载使顶板上下震荡并实现对顶板冒顶危险的评估预测。

技术领域

本发明属于采矿领域，尤其涉及一种冒顶危险性评估预测装置和方法。

背景技术

巷道冒顶是我国煤矿安全生产中的主要安全隐患之一，一旦发生就会造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此，对冒顶进行有效的预测监测就显得尤为重要。目前，对巷道冒顶事故的预测主要通过层次分析法、神经网络等数学方法建立数学模型确定冒顶隐患等级，此种方法受人的主观因素影响较大，难以保证其准确性；或通过探测装置在顶板钻孔窥视、探测顶岩层破碎情况预测冒顶隐患，此种方法费时、费力、操作复杂且准确性不高。目前，对巷道顶板的监测主要采用离层仪等仪器监测顶板的变形或锚杆锚索受力变化，虽能实现对顶板的实时监测，但也存在监测周期长、费时、费力、预警不及时、操作复杂观测位置固定等局限性。以上方法均是被动的对冒顶危险进行监测和预测，难以主动对潜在冒落体进行准判定，并在冒顶危险发生初期就发现冒顶危险发出预警。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种冒顶危险性评估预测装置和方法，其能够主动施加冲击荷载使顶板上下震荡并实现对顶板冒顶危险的评估预测。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种冒顶危险性评估预测装置，包括均布固定在巷道顶板上的若干电磁驱动冲击装置和用于扫描巷道顶板并获取其位置数据的三维激光扫描仪，还包括用于接受三维激光扫描仪数据信息并进行信息处理的计算机工作站。

进一步的，所述电磁驱动冲击装置包括套筒，套筒内滑动设置有冲击锤，冲击锤底部连接有可动线圈，套筒内壁设有固定线圈并连接有电源模块。

进一步的，所述套筒上部内壁设置有限位凸缘。

进一步的，所述固定线圈上涂覆有高分子材料涂层。

进一步的，所述冲击锤上部的外径小于限位凸缘内径，底部外径大于限位凸缘的内径。

一种利用上述装置评估预测冒顶危险性的方法包括如下步骤：

S1，将各个电磁驱动冲击装置安装在巷道顶板的待测区域，然后在计算机工作站中输入巷道顶板岩性数据，让三维激光扫描仪采用后视定向法测得各监测站点的坐标并将坐标信息传输到计算机工作站；

S2，计算机工作站对三维激光扫描仪发出扫描指令，三维激光扫描仪扫描巷道；扫描完成后，三维激光扫描仪通过无线网络将顶板位置数据传输到计算机工作站，计算机工作站对数据进行处理得到顶板位置矩阵

S3，计算机工作站根据顶板岩性选择电磁驱动冲击装置的冲击能档位，发出冲击指令，电磁驱动冲击装置对巷道顶板施加冲击荷载；

S4，计算机工作站对三维激光扫描仪发出扫描指令，三维激光扫描仪扫描巷道；扫描完成后，三维激光扫描仪通过无线网络将顶板位置数据传输到计算机工作站，计算机工作站对数据进行处理得到顶板位置矩阵

S5，计算机工作站再次发出冲击指令，电磁驱动冲击装置对巷道顶板施加冲击荷载；

S6，计算机工作站对三维激光扫描仪发出扫描指令，三维激光扫描仪扫描巷道；扫描完成后，三维激光扫描仪通过无线网络将顶板位置数据传输到计算机工作站，计算机工作站对数据进行处理得到顶板位置矩阵

S7，计算机工作站(3)对巷道扫描结果处理分析：