本實(shí)用新型涉及應(yīng)用在礦井下一種巷道表面位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

巷道支護(hù)監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一就是對(duì)巷道表面位移的測(cè)量，這是煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。巷道表面位移監(jiān)測(cè)的主要包括頂板下沉量以及兩幫移近量的檢測(cè)。實(shí)時(shí)觀測(cè)巷道圍巖表面位移的活動(dòng)，可以發(fā)現(xiàn)井下的異常，保障煤礦巷道的安全生產(chǎn)。現(xiàn)在，煤礦巷道表面位移的監(jiān)測(cè)方法中的儀器主要有兩種：使用鋼卷尺人工定期監(jiān)測(cè)和有線/無(wú)線傳感器的監(jiān)測(cè)。前者的測(cè)量效率低，精度也不高，易受到人為因素的影響，而且不易對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)傳輸、處理以及綜合分析；后者與前者相比，雖然可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)煤礦巷道表面發(fā)生的位移，但是有線網(wǎng)絡(luò)的成本較高，而且不便安裝，后續(xù)不易維護(hù)，靈活性比較差，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的通信機(jī)制比較復(fù)雜，容易受到煤礦巷道環(huán)境的干擾。

由于人工定期對(duì)巷道的表面位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有測(cè)量精度不高、測(cè)量難度大等缺點(diǎn)，而有線/無(wú)線傳感器的監(jiān)測(cè)具有成本開(kāi)銷大、通信易受環(huán)境干擾等，所以如何降低測(cè)量?jī)x器成本和監(jiān)測(cè)難度、提高儀器精度是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直想解決而沒(méi)有解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有巷道表面位移監(jiān)測(cè)儀器成本高、開(kāi)銷大、通信易受環(huán)境干擾人工測(cè)量工序繁瑣以及精度低誤差大的缺陷，本實(shí)用新型利用激光筆運(yùn)用相似三角形原理及平行四邊形對(duì)邊相等關(guān)系提供一種新型的監(jiān)測(cè)裝置，這是一種低成本高精度的物理測(cè)量裝置，這種表面位移測(cè)量裝置能減少人員監(jiān)測(cè)工作量，讀取方便快捷，減少人為誤差。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型由兩部分組成，第一部分為連接于錨桿上的激光發(fā)射裝置，第二部分為位移刻度尺，其特征在于：

所述的激光發(fā)射裝置主要由錨桿連接圈、激光筆兩部分組成，錨桿連接圈是將激光發(fā)射裝置固定于巷道兩幫或頂板的主要部件，連接圈外形與螺母墊圈相似，其內(nèi)徑比錨桿直徑略大；激光筆末端與錨桿連接圈連接，且激光筆光線路徑方向與錨桿連接圈所在平面的夾角為45°，激光發(fā)射裝置安裝于距離巷道底板1.5m左右的幫部錨桿上或者巷道頂板中部的錨桿上。

所述的位移刻度尺是一個(gè)標(biāo)有刻度的直尺，量程為2.5m?？潭瘸邇啥烁饔幸粓A形小孔便于將刻度尺固定于巷道煤壁上，安裝位置大約在距離巷道底板1.5m處。

測(cè)量巷道兩幫表面位移原理：由激光發(fā)射路徑與巷道煤壁夾角θ呈45°，且水平照射于巷道右側(cè)煤壁的水平位移刻度尺上，如圖1所示AB為巷道初始寬度，直線AD為變形后巷道寬度，C、E為激光在巷道右側(cè)煤壁上的光標(biāo)，CF為CE的投影。

根據(jù)相似三角形原理，

因?yàn)椋骸鰽BC∽△ADE∽△EFC，θ=45°，

所以：△EFC為等腰直角三角形，EF=CF

即：通過(guò)CF作為監(jiān)測(cè)巷道表面水平位移的指標(biāo)，記作。

巷道頂板位移測(cè)量方法原理：由激光發(fā)射路徑與巷道頂板夾角θ呈45°，且垂直照射于巷道右側(cè)煤壁的豎直位移刻度尺上，如圖2所示AB為巷道頂板初始位置，線段AD為頂板下沉高度變化值，C、H為激光在巷道右側(cè)煤壁位移刻度尺上的光標(biāo)，GH為光標(biāo)的變化示數(shù)，EF為巷道右側(cè)煤壁寬度變化值。

根據(jù)平行四邊形對(duì)邊關(guān)系，

得 AD=CE=FG，

△EFH為等腰直角三角形，F(xiàn)E=FH，

FG=FH-HG，

即：巷道頂板下沉量為巷道右側(cè)煤壁位移量與位移刻度尺示數(shù)變化值之差。

設(shè)頂板下沉量為，豎直位移刻度尺示數(shù)變化值為。

則：

和其他巷道表面位移測(cè)量裝置相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)勢(shì)：

1、設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，通過(guò)相似三角形原理和平行四邊形對(duì)邊關(guān)系，將巷道表面位移變化量轉(zhuǎn)移至標(biāo)有刻度的直尺上，數(shù)據(jù)讀取方便快捷，減少了一系列測(cè)量工序，準(zhǔn)確度高，避免了由于人為手工測(cè)量帶來(lái)的誤差。

2、測(cè)量裝置簡(jiǎn)單，安裝工序便捷。

3、裝置成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)。

總之，本實(shí)用新型在降低測(cè)量裝置成本和減少測(cè)量工序的前提下，提高了巷道表面測(cè)量的精確度，雖然表面上看結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是它解決了本領(lǐng)域技術(shù)人員想解決而沒(méi)有解決的技術(shù)問(wèn)題，思維獨(dú)到，可操作性強(qiáng)，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

附圖說(shuō)明

圖1為巷道兩幫位移測(cè)量原理圖。

圖2為巷道頂板位移測(cè)量原理圖。

圖3為本實(shí)用新型裝置模型圖。

圖4為巷道兩幫位移儀器安裝位置俯視圖。

圖5為巷道頂板位移儀器安裝位置正視圖。

圖中標(biāo)號(hào)分別表示：1-錨桿連接圈，2-激光筆，3-位移刻度尺，4-錨桿，5-激光發(fā)射裝置，6-巷道煤壁，7-位移刻度尺，8-巷道，9-巷道頂板。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型具體安裝及測(cè)量工序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

第一步：將激光發(fā)射裝置安裝于巷道一側(cè)煤壁的錨桿上，高度距離底板1.5m處，調(diào)節(jié)激光路徑使其保持水平；巷道頂板上激光發(fā)射裝置安裝于頂板中部的錨桿上，調(diào)節(jié)激光路徑使其照射于巷道右側(cè)煤壁上并與煤壁呈45°夾角。

第二步：將位移刻度尺安裝于巷道右側(cè)煤壁，測(cè)量頂板下沉的位移刻度尺豎直安裝，測(cè)量巷道兩幫位移的刻度尺橫向安裝于距離底板1.5m處的右側(cè)煤壁上，激光筆光標(biāo)初始位置均在刻度尺0刻度線上。

第三步：定期記錄光標(biāo)在刻度尺上的數(shù)據(jù)，橫向位移刻度尺記錄為，豎向位移刻度尺記錄為。根據(jù)監(jiān)測(cè)原理，巷道兩幫位移量即為，巷道頂板下沉量即為。