[发明专利]一种初放期间顶板冒落形态监测装置和方法

说明书

本发明公开了一种初放期间顶板冒落形态监测装置，包括：导向架、支撑杆、推杆、扫描仪和控制模块。本发明提出的一种初放期间顶板冒落形态监测装置，结构简单，可与综采放顶煤液压支架匹配使用，且不需要人工操作，解决了安全问题，而且，与液压支架一体使用，便于回收。

技术领域

本发明涉及工矿安全监测技术领域，尤其涉及一种初放期间顶板冒落形态监测装置和方法。

背景技术

综合放顶煤工作面的基本特点是：与分层开采相比，一次采厚明显加大，上位岩层垮落高度明显增加，工作面前方采动影响的岩层移动范围也明显加大。监测工作面后方的顶煤与顶板的冒落情况，对确定放煤步距等工艺参数具有重要作用，而选择合适的放煤步距，对提高采出率，降低含矸率至关重要。为了保证工作面的安全高效生产，需要对工作面后方采空区中的顶板冒落情况进行实时的监测。而图像变形数据最能直接反映采空区的顶板冒落下沉情况，同时采空区顶板下沉变形也是易于获得且是可靠性很高的可观测数据。

煤矿井下顶板岩体变形监测主要有岩体内部变形监测和空区变形监测两种。在传统的变形监测方法中，岩体内部变形监测主要采用多点位移计，钻孔倾斜仪等手段，空区含巷道变形监测主要采用多点位移计、顶板沉降仪、收敛仪、以及水准仪，经纬仪等测量学方法和手段，这一类方法观测数据量少，无法或难以监测无人空区，多采用人工监测，劳动强度大，效率低而且时效性差，不能定量观测采空区垮落等。常见的采空区顶板监测手段如压力枕等测量精度不高，放置回收困难。

而现有的地下空洞三维结构探测装置部分或是无法在煤矿这种特殊工况下使用，如不满足防爆要求等；或是自动化程度不高，需要大量的人工操作且无法按需实时监测，时效性差；或是无法随液压支架移动，不便于井下操作。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种初放期间顶板冒落形态监测装置。

本发明提出的一种初放期间顶板冒落形态监测装置，包括：导向架、支撑杆、推杆、扫描仪和控制模块；

导向架水平安装在液压支架的顶梁上，导向架的下表面安装有导轨；支撑杆的第一端转动安装在导向架上并位于导轨的第一端，支撑杆的第二端与推杆的第一端转动连接，推杆的第二端安装在导轨上并沿着导轨来回滑动；

扫描仪转动安装在支撑杆上，用于对采空区进行扫描；控制模块与扫描仪连接，用于根据扫描仪获取的扫描图片对采空区的顶板冒落进行判断。

优选地，还包括第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构连接推杆，用于驱动推杆第二端沿着导轨移动；第二驱动机构连接扫描仪，用于驱动扫描仪绕支撑杆转动。

优选地，控制模块还连接第一驱动机构和第二驱动机构，用于控制第一驱动机构和第二驱动机构工作。

优选地，第二驱动机构用于驱动扫描仪在垂直于支撑杆的平面上在预设角度内转动，控制模块用于获取扫描仪在一次单向转动行程中采集的所有图片合成全景监控图片，并用于根据全景监控图片对采空区的顶板冒落情况进行判断。

优选地，控制模块用于根据全景监控图片上的落石密度对采空区的顶板冒落情况进行判断。

优选地，支撑杆采用圆杆。

优选地，扫描仪的扫描区域的中心线方向垂直于支撑杆的长度方向。

一种初放期间顶板冒落形态监测方法，包括以下步骤：

驱动扫描仪由下向上摆动，并且在摆动过程中由下向上对采空区进行扫描；

获取扫描仪采集的图片，并根据图片对采空区的顶板冒落情况进行判断。

优选地，扫描仪上下摆动的过程中还左右转动；然后，获取扫描仪一次单向转动过程中采集的所有图片合成全景监控图片，根据全景监控图片对采空区的顶板冒落情况进行判断。