[发明专利]一种煤矿巷道表面位移在线监测系统及监测方法

说明书

本发明涉及一种煤矿巷道表面位移在线监测系统及监测方法，属于煤矿巷道安全监测方法技术领域，解决现有巷道表面位移监测方法测量误差大、无法巷道整体测量及数据分析不准确的问题。本发明提供的煤矿巷道表面位移在线监测系统包括控制单元、处理单元和分析单元；控制单元包括行走机构、转动机构、激光测距仪、数据存储器、控制芯片和数据传导线；行走结构用于移动激光测距仪，转动机构用于控制激光测距仪沿煤矿巷道断截面进行360°旋转；激光测距仪用于采集巷道表面变形数据；处理单元用于处理监测数据；分析单元用于分析各个测点数据。本发明能够实时连续监测并记录巷道表面位移数据，实现对不规则巷道围岩表面非均匀变形的实时监测。

技术领域

本发明涉及煤矿巷道检测装置技术领域，尤其涉及一种煤矿巷道表面位移在线监测系统及监测方法。

背景技术

在煤矿开挖的过程中存在着很多安全隐患，其中煤矿巷道的安全就是其中之一，煤矿巷道的安全直接影响到了煤矿开采工作能够进行，一旦煤矿巷道存在安全隐患，其后果也是不堪设想，所以在煤矿开采的过程中要实时监测煤矿巷道的安全与否，目前的一些监测设备还不能实时的准确的对巷道做出监测。

巷道表面位移是最基本的巷道矿压监测内容，包括顶板下沉量、底鼓量及单帮位移量，根据监测结果，可绘制位移量、位移速度随掘进工作面和时间的关系曲线，分析巷道围岩变形规律，对评价巷道围岩稳定性和支护效果具有重要参考依据。传统的巷道表面位移监测方法主要有钢卷尺监测法、测杆监测法、测枪监测法、收敛计监测法等。上述几种监测法测量方便，能够满足一般测量精度的要求，应用比较广泛。

但上述几种测量法都属于接触式测量法，在煤岩体比较松软的巷道中监测测点布置繁琐，随着巷道断截面的增大，测量误差也会增大，且不能实现连续监测记录巷道表面位移的效果，效率低，劳动强度高。

而现有的一些基于激光测距原理的非接触式巷道表面位移监测方法主要存在下面几个方面的问题：不能保证每次激光测距仪每次投射激光到所布置的测点都在同一位置，测量误差大；在监测巷道两帮位移时，只能监测两帮移近量，而不能监测单帮变形量；布置顶板监测基点时没有采用深锚的方法，不能保证顶板测点不变形，不能准确监测顶板下沉量及底鼓量；不能实时连续监测并记录巷道表面位移。

考虑到工程中的巷道受地应力、岩性等多种因素影响，通常情况下初始断面形状、不平整度差异较大，且围岩表面为非均匀变形。传统方法受限于测点位置的影响；如十字观测法，只能针对某一巷道断面的某个测点进行测量，无法测出巷道围岩的整体变形量，更无法测出不规则巷道围岩的整体变形量，且在测量过程中容易出现工人记录数据不及时和精度不高而导致数据分析不准确的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种煤矿巷道表面位移在线监测系统及监测方法，用以解决现有巷道表面位移监测方法测量误差大、无法巷道整体测量及数据分析不准确的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明公开了一种煤矿巷道表面位移在线监测系统，包括控制单元、处理单元和分析单元；控制单元包括行走机构、转动机构、激光测距仪、数据存储器、控制芯片和数据传导线；行走结构用于激光测距仪在巷道中移动，转动机构用于控制激光测距仪沿煤矿巷道断截面进行360°旋转；激光测距仪用于采集巷道表面变形数据；数据存储器用于存储巷道表面变形数据，并通过数据传导线传输到计算机中；处理单元用于处理数据存储器存储的数据；分析单元用于对各个测点数据进行分析。

在一种可能的设计中，行走机构包括齿轮与轨道，轨道沿巷道顶板中线位置设置，齿轮上设置的激光测距仪射出的光线与巷道顶板中线垂直。

在一种可能的设计中，巷道表面变形数据包括测点位置、监测时间及巷道表面位移量L；处理单元用于对煤矿巷道变形数据进行分析筛选形成数据库，根据数据库建立各个测点的3D空间立体巷道断截面模型。