[发明专利]一种巷道迎头极限空顶距测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种巷道迎头极限空顶距测量装置及方法，适用于掘进巷道围岩松动圈小于1m区域使用。监测装置由固定机具、测杆和采集仪三部分组成；固定机具安装在迎头顶板前两排锚杆上，将测杆嵌放在固定机具焊接架上，并将采集仪放置在测杆两端，使激光发射仪器可测量至空顶区中心，并使采集仪采集、存储空顶区顶板中部下沉量数据；利用伸缩杆改变测杆长度对不同空顶距下中心下沉量数据进行分析，可确定巷道迎头极限空顶距。本监测装置采用激光测距，操作简单、精确度高、适应性强、存放方便、成本低且利用率和安全性高、易于推广，弥补了巷道迎头极限空顶距确定方法的匮乏，并为其提供借鉴。

技术领域

本发明涉及一种巷道迎头极限空顶距测量装置及方法，尤其使用与一种掘进巷道围岩松动圈小于1m条件使用的巷道迎头极限空顶距测量装置及方法。

背景技术

巷道迎头空顶距的留设对巷道掘进工艺影响颇大，合理的空顶距留设可以简化掘进工艺，加快掘进速度，增加效益。但确定巷道迎头极限空顶距的装置及方法较少，有采取力学分析确定，而普遍由工程类比法确定，存在诸多问题。

以往确定巷道迎头极限空顶距的方法存在诸多问题，特别是在煤巷中。叙述如下：①不能根据具体地质情况决定合理迎头空顶距，无法简化施工工艺；②无法使掘支高效配合，影响掘进速度；③现场条件简陋，无法进行力学分析、建模等。这些问题表明提出一种操作简单、精确度高、适应性强、存放方便、成本低且利用率和安全性高的测量迎头极限空顶距的装置及方法的迫切性。

发明内容

技术问题：针对上述问题，提出一种操作简单、精确度高、存放方便、适应性强、成本低且利用率和安全性高的巷道迎头极限空顶距测量装置及方法。

技术方案：本发明的巷道迎头极限空顶距测量装置，包括固定机具、测杆和采集仪，其中固定机具与设置在巷道顶板上锚杆尾部匹配，测杆通过固定机具与巷道顶板上锚杆固定，采集仪放置在测杆两端仪器盒中；

所述固定机具包括套筒、紧固阀和焊接架，其中套筒的内径与巷道顶板上锚杆外露端直径相匹配，第一排锚杆和第二排锚杆以掘进方向为前，套筒上设有活动连接的焊接架和用以固定/松开焊接架的紧固阀，所述测杆包括数据存储盒、激光发射盒、伸缩杆、主体杆和凹槽，其中伸缩杆嵌套在主体杆前端形成一体，主体杆后端设有数据存储盒，伸缩杆前端设有激光发射盒，主体杆上设有与前排锚杆上的固定机具焊接架匹配的凹槽，伸缩杆通过在主体杆上滑动来改变整体长度；

所述采集仪包括激光发射仪器和数据存储仪器，其中激光发射仪器设置在激光发射盒内，所述激光发射仪器的激光口垂直指向顶板，利用发射激光检测迎头顶板下沉量，数据存储仪器设在数据存储盒内，预防顶板矸石掉落造成损坏，激光发射仪器与数据存储仪器之间通过导线连接。

所述的适用于掘进巷道围岩松动圈小于1m条件，则迎头顶板第一排锚杆与第二排锚杆在监测过程中下沉量可忽略。

所述固定机具应在迎头空顶区中心测点监测过程中一直保持固定在原位，避免数据收集错误。

所述的测杆在测量过程中，放置在前排锚杆上的固定机具使凹槽嵌入焊接架上，避免测杆在监测过程中产生滑动或转动。

一种测量巷道迎头极限空顶距的测量装置及方法，其步骤如下：

a.以掘进面为起点同时以迎头方向为前方，将准备两个固定机具的套筒分别套入迎头同一纵排前两排中部或靠近中部的第一排锚杆和第二排锚杆的外露端，转动紧固阀固定，使两个固定机具的相对位置与巷道中轴线平行；

b.将激光发射仪器和数据存储仪器分别安装在测杆的激光发射盒和数据存储盒中，利用导线相互连接；