[发明专利]一种巷道帮部位移测量设备及方法

说明书

本发明公开一种巷道帮部位移测量设备及方法，该设备包括用于发射带电粒子的粒子发射源、用于筛选出特定速度带电粒子的第一空间、粒子接收器以及用于将带电粒子偏转至粒子接收器上的第二空间；在第一空间中设置有竖直向下的电场，在第一空间和第二空间中设置有垂直巷道断面向里的匀强磁场；粒子接收器与随动杆连接，随动杆的固定端插入巷道帮部的松动岩层中。本发明根据带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动规律来进行巷道帮部蠕变位移量的测量，可使巷道帮部蠕变位移量的测量结果准确性大大提高，同时可提高测量的便捷性与高效性，而且在巷道帮部蠕变位移量测量的同时能够保证井下的正常生产，不影响行人及通车，确保生产作业的正常进行。

技术领域

本发明涉及矿山压力监测领域，特别涉及一种新型巷道帮部位移测量设备，以及采用该设备进行巷道帮部位移测量的方法。

背景技术

巷道帮部位移计是煤矿常用到的观测矿山压力的仪器，其主要使用目的是在矿山压力的观测中测量巷道表面位移量。现阶段，对巷道的表面位移的测量通常采用“十字布点法”，其具体做法为：在巷道顶、底板及其两帮布置垂直巷道帮部表面的钻孔，顶部测点布置在巷道中心线上，帮部测点布置在便于测量的位置(腰线)，由于煤巷掘进底鼓量大，底板可不设基点，以顶板基点垂线与帮部基点连线下尺寸作为底鼓量。将木桩打入钻孔内，木桩端部安设环形测钩或平头测钉作为测量基点。顶部测点需悬挂测线，便于测量。布置的基点必须有明显标记，同一巷道的标记需统一样式。观测时，利用钢卷尺或测枪测量，帮部位移必须分中测量，顶板下沉量、底鼓量采用分腰线上下量测。

上述“十字布点法”主要存在测量误差较大、准确性差、步骤复杂、效率低下，费时费力，测量时容易对井下行人车辆造成影响等缺点。

发明内容

针对上述“十字布点法”巷道帮部位移测量中存在的诸多缺点，本发明提供一种巷道帮部位移测量设备及方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种巷道帮部位移测量设备，包括用于发射带电粒子的粒子发射源、用于筛选出特定速度带电粒子的第一空间、粒子接收器以及用于将带电粒子偏转至粒子接收器上的第二空间；

粒子发射源位于第一空间的一侧，第二空间位于第一空间的另一侧；粒子发射源与第一外接电源连接，其向第一空间中发射带电粒子；

在第一空间中设置有第一金属板和第二金属板，第一金属板和第二金属板平行布置在第一空间的上边界和下边界，第一金属板和第二金属板连接第二外接电源，且第一金属板带正电，第二金属板带负电，第一金属板和第二金属板之间产生竖直向下的电场；

在第二空间中设置有第三金属板和第四金属板，第三金属板和第四金属板平行布置在第二空间的左边界和右边界，在第三金属板上还设置有供带电粒子穿过的通孔；所述粒子接收器布置在第二空间的上边界处，粒子接收器与外接显示屏连接；

在第一空间和第二空间位置处还设置有亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈通电后在第一空间和第二空间中产生方向为垂直巷道断面向里的匀强磁场；

所述第四金属板与固定杆连接，固定杆的固定端插入巷道帮部的稳定岩层中；所述粒子接收器与随动杆连接，随动杆的固定端插入巷道帮部的松动岩层中。

优选的，所述粒子接收器和随动杆之间设置有连接板，粒子接收器与连接板的一面连接，随动杆与连接板的另一面连接；在固定杆和随动杆之间设置有连接杆，连接杆的两端设置有导向轮，所述导向轮的轮毂边缘带有便于固定杆或随动杆的杆体嵌入的凹槽。连接杆等的设置，对随动杆起到支撑作用，且不影响其水平移动，使巷道帮部松动岩层产生的蠕变位移准确转换成粒子接收器的位移。

优选的，所述亥姆霍兹线圈包括第一亥姆霍兹线圈、第二亥姆霍兹线圈、第三亥姆霍兹线圈和第四亥姆霍兹线圈，其中第一亥姆霍兹线圈和第二亥姆霍兹线圈分别设置在第一空间的前后面，第三亥姆霍兹线圈和第四亥姆霍兹线圈分别设置在第二空间的前后面。