本發(fā)明涉及礦山巷道工程用具領(lǐng)域，特別涉及一種可以連續(xù)對頂板裂隙動態(tài)擴(kuò)展影像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)及其采集方法。

背景技術(shù)：

巷道頂板是巷道圍巖頂部的統(tǒng)稱?；夭上锏理敯遄鳛榫蜻M(jìn)中遇見的煤巖體是賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的復(fù)雜地質(zhì)體，它的特點(diǎn)之一是煤巖體內(nèi)含有節(jié)理、層理等多種裂隙，致使煤巖體成為不連續(xù)體。受巷道圍巖高應(yīng)力、采動應(yīng)力等復(fù)雜環(huán)境的影像，裂隙會擴(kuò)展。裂隙的擴(kuò)展方式及規(guī)模大小在很大程度上決定著巷道頂板的變形破壞特征，因此如何及時(shí)有效的獲得頂板裂隙的動態(tài)擴(kuò)展過程影像對于掌握裂隙擴(kuò)展與頂板圍巖變形破壞規(guī)律是一個(gè)關(guān)鍵。

目前常用的圍巖裂隙影像采集是巷道圍巖窺視儀，該窺視儀是通過窺視探頭深入鉆孔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然而該方法有兩個(gè)明顯的問題：一是由于圍巖鉆孔缺少有力的保護(hù)，在軟弱破碎圍巖中經(jīng)常出現(xiàn)鉆孔坍塌的情形，嚴(yán)重影響窺視探頭的進(jìn)入而影響數(shù)據(jù)的采集；二是由于窺視儀自身電能的限制、探頭有效的位置固定等原因，使得該窺視儀很難固定在特定位置進(jìn)行長時(shí)間的數(shù)據(jù)收集。由于這兩個(gè)問題的限制，利用窺視儀進(jìn)行鉆孔圍巖裂隙數(shù)據(jù)采集時(shí)不僅耗時(shí)耗力，而且不能長時(shí)間對裂隙動態(tài)擴(kuò)展進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)收集，只能對其某一時(shí)間點(diǎn)的裂隙狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如此也就失去了掌握裂隙擴(kuò)展與圍巖破壞特征之間的規(guī)律掌握基礎(chǔ)。

綜上所述，對巷道圍巖裂隙動態(tài)擴(kuò)展過程影像采集的問題依舊沒有得到解決，對于解決相關(guān)依此為基礎(chǔ)的科學(xué)問題是一個(gè)嚴(yán)重的缺憾，因此該問題迫切需要得到解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決巷道頂板裂隙動態(tài)擴(kuò)展影像采集的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可以連續(xù)對頂板裂隙動態(tài)擴(kuò)展影像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)及其采集方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)，包括能連續(xù)監(jiān)測巷道頂板裂隙發(fā)育過程的高清攝像頭、高強(qiáng)透明保護(hù)管、錨固段、固定段和分段連接桿，所述高強(qiáng)透明保護(hù)管的前端與錨固段固連，后端與固定段螺紋連接，錨固段通過錨固劑固定于鉆孔底部，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)透明保護(hù)管在鉆孔內(nèi)的固定；所述高清攝像頭與分段連接桿活動連接，能夠在分段連接桿的作用下沿高強(qiáng)透明保護(hù)管移動，或穩(wěn)固地留置在高強(qiáng)透明保護(hù)管內(nèi)，監(jiān)測裂隙的發(fā)育過程，此時(shí)，固定段與高強(qiáng)透明保護(hù)管連接，將其管體封堵。

所述彈性殼體直徑稍大于高強(qiáng)度透明管的內(nèi)徑，具有壓縮后回彈的能力，保證高清攝像頭牢穩(wěn)的卡在高強(qiáng)透明保護(hù)管的任意位置。

所述高清攝像頭包括攝像頭本體、電池、彈性殼體和連接端；所述彈性殼體為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其一端密封，一端開口，連接端設(shè)置在密封端外部；彈性殼體的腔體內(nèi)，位于密封端安裝有電池，開口端安裝攝像頭本體，電池為攝像頭本體供電。

所述彈性殼體的密封端腔體內(nèi)設(shè)置電池室，開口端設(shè)置攝像機(jī)室，兩個(gè)室相對獨(dú)立；電池室的頂面和底面設(shè)置導(dǎo)電夾層，上部的導(dǎo)電夾層連接正極線，下部的導(dǎo)電夾層連接負(fù)極線，正、負(fù)極線的另一端分別連接攝像機(jī)本體的正、負(fù)極，中間部分涂有絕緣膠；攝像機(jī)室的底面設(shè)置彈性墊圈，攝像機(jī)本體安裝在攝像機(jī)室內(nèi)。

所述攝像頭本體自帶電源和存儲器。

所述攝像頭本體帶有微型led燈，為攝像頭在黑暗環(huán)境中提供光亮保證其正常工作。所述的微型led燈是一個(gè)薄導(dǎo)電材質(zhì)圈層，其內(nèi)部鑲嵌有8個(gè)led燈。

所述的高強(qiáng)透明保護(hù)管是一段具有高強(qiáng)度、透明且具有刻度尺的石英玻璃管，一方面插入鉆孔可以保護(hù)鉆孔坍塌，為高清攝像頭提供穩(wěn)定的拍攝空間；另一方面可以對裂隙寬度進(jìn)行測量。

所述高強(qiáng)透明保護(hù)管、錨固段以及固定段連接后形成一個(gè)等直徑組合桿體。

所述高清攝像頭通過連接端與分段連接桿螺紋連接；分段連接桿的各段桿體螺紋連接。

所述固定段與錨桿鉆機(jī)連接。

本發(fā)明配設(shè)圍巖窺視儀，用于探測頂板裂隙，為高清攝像頭的安裝定位提供依據(jù)。

一種煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)的采集方法，其步驟為：

1）利用錨桿鉆機(jī)在巷道頂板合適的位置進(jìn)行鉆孔開挖，然后將鉆孔進(jìn)行清洗干凈；

2）將錨固段插入高強(qiáng)透明玻璃管非螺紋端用502膠水固定牢靠，將固定段擰入高強(qiáng)透明玻璃管螺紋端固定牢靠；

3）將錨固劑放入鉆孔，利用步驟2組裝好的組合桿將錨固劑頂入鉆孔底部，然后將固定段插入錨桿鉆機(jī)，開動鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)攪碎錨固劑進(jìn)行錨固安裝；

4）拆掉鉆機(jī)，擰下固定段，將巷道圍巖窺視儀攝像頭插入高強(qiáng)透明玻璃管內(nèi)尋找合適的觀測裂隙并標(biāo)記位置深度；

5）將高清攝像頭與分段連接桿通過螺紋連接，利用分段連接桿將高清攝像頭推入高強(qiáng)透明玻璃管至步驟4標(biāo)記的位置，擰下分段連接桿；

6）重新擰緊固定段，即完成煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)的安裝。

7）經(jīng)過三天后，利用分段連接桿取出高清攝像頭，更換內(nèi)置儲存卡，對已采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繼續(xù)下一步數(shù)據(jù)采集。

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，易于被理解與現(xiàn)場安裝應(yīng)用；該設(shè)備配合巷道圍巖窺視儀在使用過程中可一次長時(shí)間對頂板特定裂隙進(jìn)行動態(tài)影像采集，克服了實(shí)際工程中不能對頂板裂隙動態(tài)擴(kuò)展進(jìn)行可靠數(shù)據(jù)采集的問題；整套設(shè)備容易操作，安裝后可自行進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，不會過多的耗時(shí)耗力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明安裝高清攝像頭時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的高清攝像頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的高清攝像頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中高清攝像頭與分段連接桿連接示意圖。

圖6為本發(fā)明中錨固段、高強(qiáng)透明保護(hù)管和固定段連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中,1.錨固段，2.高強(qiáng)透明保護(hù)管，3.固定段，4.分段連接桿，5.高清攝像頭，5-1.彈性殼體，5-11.電池室，5-12.攝像機(jī)室，5-13.導(dǎo)電夾層，5-14.彈性墊圈，5-2.連接端、5-3.攝像頭本體，5-31.攝像機(jī)鏡頭，5-32.led燈，5-4.電池，5-5.正極線，5-6.負(fù)極線，6.鉆孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1以及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖1和圖2所示，一種煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)，包括能連續(xù)監(jiān)測巷道頂板裂隙發(fā)育過程的高清攝像頭5、高強(qiáng)透明保護(hù)管2、錨固段1、固定段3和分段連接桿4，所述高強(qiáng)透明保護(hù)管2的前端與錨固段1固連，后端與固定段3螺紋連接，錨固段1通過錨固劑固定于鉆孔6底部，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)透明保護(hù)管2在鉆孔6內(nèi)的固定；所述高清攝像頭5與分段連接桿4活動連接，能夠在分段連接桿4的作用下沿高強(qiáng)透明保護(hù)管2移動，或穩(wěn)固地留置在高強(qiáng)透明保護(hù)管2內(nèi)，監(jiān)測裂隙的發(fā)育過程，此時(shí)，固定段3與高強(qiáng)透明保護(hù)管2連接，將其管體封堵。所述的高強(qiáng)透明保護(hù)管2是一段具有高強(qiáng)度、透明且具有刻度尺的石英玻璃管，一方面插入鉆孔6可以保護(hù)鉆孔坍塌，為高清攝像頭5提供穩(wěn)定的拍攝空間；另一方面可以對裂隙寬度進(jìn)行測量。所述高強(qiáng)透明保護(hù)管2、錨固段1以及固定段3連接后形成一個(gè)等直徑組合桿體。所述固定段與錨桿鉆機(jī)連接。

如圖3和圖4所示，所述彈性殼體5-1直徑稍大于高強(qiáng)度透明管2的內(nèi)徑，具有壓縮后回彈的能力，保證高清攝像頭5-1牢穩(wěn)的卡在高強(qiáng)透明保護(hù)管2的任意位置。

所述高清攝像頭5-1包括攝像頭本體5-3、電池5-4、彈性殼體5-1和連接端5-2；所述彈性殼體5-1為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其一端密封，一端開口，連接端5-2設(shè)置在密封端外部；彈性殼體5-1的腔體內(nèi)，位于密封端安裝有電池5-4，開口端安裝攝像頭本體5-3，電池5-4為攝像頭本體5-3供電。所述攝像頭本體5-3也可以自帶電源。所述攝像頭本體5-3帶有微型led燈5-32，為攝像頭在黑暗環(huán)境中提供光亮保證其正常工作。所述的微型led燈5-32是一個(gè)薄導(dǎo)電材質(zhì)圈層，其內(nèi)部鑲嵌有8個(gè)led燈。

所述彈性殼體5-1的密封端腔體內(nèi)設(shè)置電池室5-11，開口端設(shè)置攝像機(jī)室5-12，兩個(gè)室相對獨(dú)立；電池室5-11的頂面和底面設(shè)置導(dǎo)電夾層5-13，上部的導(dǎo)電夾層5-13連接正極線5-5，下部的導(dǎo)電夾層5-13連接負(fù)極線5-6，正、負(fù)極線5-5、5-6的另一端分別連接攝像機(jī)本體5-3的正、負(fù)極，中間部分涂有絕緣膠；攝像機(jī)室5-12的底面設(shè)置彈性墊圈5-14，攝像機(jī)本體5-3安裝在攝像機(jī)室5-12內(nèi)。

如圖5所示，所述高清攝像頭5通過連接端5-2與分段連接桿4螺紋連接；分段連接桿4的各段桿體螺紋連接。所述高清攝像頭5的連接端5-2帶有內(nèi)螺紋；分段連接桿4的一端設(shè)有內(nèi)螺紋，另一端設(shè)有外螺紋，各段桿體螺紋連接，并通過其外螺紋端與高清攝像頭5連接。

如圖6所示，所述錨固段4的一端設(shè)有外螺紋，另一為光桿結(jié)構(gòu)；所述高強(qiáng)透明保護(hù)管2的一端設(shè)有內(nèi)螺紋，另一端為光管結(jié)構(gòu)；所述固定段3為兩段式變直徑桿體，兩段桿體均設(shè)外螺紋；所述錨固段1的外螺紋端與高強(qiáng)透明保護(hù)管2的外徑相同，其光桿端與高強(qiáng)度保護(hù)管2的光管端插接；所述固定段3的較細(xì)段與高強(qiáng)透明保護(hù)管2的內(nèi)螺紋端連接，較粗端與鉆機(jī)連接。

本發(fā)明配設(shè)圍巖窺視儀，用于探測頂板裂隙，為高清攝像頭的安裝定位提供依據(jù)。

一種煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)的采集方法，其步驟為：

1）利用錨桿鉆機(jī)在巷道頂板合適的位置進(jìn)行鉆孔開挖，然后將鉆孔6清洗干凈；

2）將錨固段1插入高強(qiáng)透明玻璃管2非螺紋端用502膠水固定牢靠，將固定段3擰入高強(qiáng)透明玻璃管2螺紋端固定牢靠；

3）將錨固劑放入鉆孔6，利用步驟2組裝好的組合桿將錨固劑頂入鉆孔6底部，然后將固定段3插入錨桿鉆機(jī)，開動鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)攪碎錨固劑進(jìn)行錨固安裝；

4）拆掉鉆機(jī)，擰下固定段3，將巷道圍巖窺視儀攝像頭插入高強(qiáng)透明玻璃管2內(nèi)尋找合適的觀測裂隙并標(biāo)記位置深度；

5）將高清攝像頭5與分段連接桿4通過螺紋連接，利用分段連接桿4將高清攝像頭推入高強(qiáng)透明玻璃管2至步驟4標(biāo)記的位置，擰下分段連接桿4；

6）重新擰緊固定段3，即完成煤礦巷道頂板裂隙擴(kuò)展影像采集系統(tǒng)的安裝。

7）經(jīng)過三天后，利用分段連接桿4取出高清攝像頭5，更換內(nèi)置儲存卡，對已采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繼續(xù)下一步數(shù)據(jù)采集。