[发明专利]一种集锚杆锚索测力与断面成像一体的监测系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明属于煤矿井下巷道锚杆(索)受力监测及巷道断面测量两个技术领域，具体涉及一种集锚杆(索)测力与断面成像一体的监测系统及方法。

【背景技术】

巷道掘进施工支护后，需要对巷道锚杆(索)的锚固力进行观测，分析锚固力数值的大小，掌握掘进期间以及工作面回采期间，锚固力数值变化规律，以便及时对巷道支护参数进行修改，常用观测设备为锚杆(索)测力计；与此同时，需要对顶底板移近量、两帮移近量进行观测，测量断面收敛情况及当前断面大小，掌握掘进期间以及工作面回采期间，巷道断面的变形特征。巷道围岩变形常用移进量来表示，它可以分为相对移进量和绝对移进量，目前多用卷尺、测杆、收敛仪等传统的方法测量，有少量矿井采用激光红外测距仪进行观测。

鉴于上述围岩变形测量方法的人工工程量大，测点安设要求较高，不具备实时性，智能化，也不能实现对巷道全断面位移量的观测，特别是当巷道底鼓量较大时，工人拉底后，拉底量不能精准确定，顶底板移近量不能实现连续性监测。巷道断面围岩变形特征与锚杆(索)受力情况之间的关系未能一一对应，当前的锚杆(索)受力情况监测也未能实现自动化、远程实时监测。

鉴于以上技术缺陷，实有必要提供一种集锚杆(索)测力与断面成像一体的监测系统，实现井下巷道锚杆(索)锚固力大小及巷道断面形状和大小一体化的自动、实时及智能化监测。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种集锚杆锚索测力与断面成像一体的监测系统及其方法，使巷道锚杆(索)锚固力大小和巷道断面形状及大小能够实时、智能化测量，并通过单片机(计算机)处理绘制出井下实时的锚杆(索)锚固力曲线及对应的巷道断面特征。

本发明采用以下技术方案：

一种集锚杆锚索测力与断面成像一体的监测系统，包括本体，以及安装在本体上的断面成像单元和锚杆锚索测力单元，所述测力单元包括用于感应锚杆锚索受力大小的力检测装置，所述本体的底部设置有锚杆锚索安装孔，该安装孔的四周安装有所述的力检测装置；所述断面成像单元包括测距模块，该测距模块安装在本体上且在驱动力作用下可以旋转运动，通过检测测距模块距离巷道表面的距离实现断面形状及大小的监测。

所述的安装孔四周安装的力检测装置形成电桥电路。

所述本体上安装有旋转固定轴，该旋转固定轴上连接有中空的壳体，所述测距模块设置在该壳体内，并在旋转固定轴的带动下随旋转固定轴一起旋转运动。

所述本体为U形结构，包括底端面板和两侧的面板，所述旋转固定轴横穿U形结构两侧的面板，且在旋转固定轴的一端连接有驱动旋转固定轴运动的驱动装置。

所述本体为U形结构，包括底端面板和两侧的面板，在两侧的面板上分别密封有第一空腔和第二空腔，其中，第一空腔内安装有电源，第二空腔内安装有锚杆锚索测力单元，其中，第一空腔和第二空腔通过接线孔连通。

安装锚杆锚索的安装孔的直径略大于锚杆锚索的直径，在安装孔的四周设有放置锚杆锚索托盘的槽，槽内均匀布置力检测装置。

所述测力单元和断面成像单元独立设置，其中，所述断面成像单元包括第二单片机，该第二单片机的输出端连接有所述的测距模块，在第二单片机接收到启动信号后，测距模块开始工作，然后将测量结果显示在显示屏上；所述测力单元包括与力检测装置输出端相连的调理电路模块，以及与调理电路模块输出连接的第一单片机；当力检测装置检测到锚杆锚索的受力后，将该受力大小通过调理电路模块传输给第一单片机，第一单片机的输出端连接显示屏，当第一单片机接收到启动信号后，将锚杆锚索的受力大小显示在显示屏上；或者

第一单片机和第二单片机通过无线传输模块连接，在第一单片机或第二单片机接收到启动信号后，通过无线传输模块发送信号给第二单片机或第一单片机，启动测距或测力。

所述显示屏连接有光控模块，当显示屏遇到灯光照射时，监测系统即收到启动信号。

一种集锚杆锚索测力与断面成像一体的监测方法，测量时，将锚杆安装在锚杆的安装孔内，固定好之后，应力传感器感应到锚杆的受力大小，第一单片机和第二单片机分别收到启动信号后，第一单片机将锚杆受力大小显示出来，第二单片机指令测距模块工作；或者

第一单片机在接收到启动信号后，将锚杆的受力大小显示并回传给地面计算机；同时，第一单片机接收到启动信号后，发出信号驱动测距模块开始工作，将测得的数据显示出来并回传给地面计算机；