新型巷道表面位移测量装置的制作方法

本实用新型涉及应用在矿井下一种巷道表面位移测量装置。

背景技术：

巷道支护监测的重要内容之一就是对巷道表面位移的测量，这是煤矿安全生产的重要保证。巷道表面位移监测的主要包括顶板下沉量以及两帮移近量的检测。实时观测巷道围岩表面位移的活动，可以发现井下的异常，保障煤矿巷道的安全生产。现在，煤矿巷道表面位移的监测方法中的仪器主要有两种：使用钢卷尺人工定期监测和有线/无线传感器的监测。前者的测量效率低，精度也不高，易受到人为因素的影响，而且不易对测量结果进行自动传输、处理以及综合分析；后者与前者相比，虽然可以自动监测煤矿巷道表面发生的位移，但是有线网络的成本较高，而且不便安装，后续不易维护，灵活性比较差，而无线网络中的通信机制比较复杂，容易受到煤矿巷道环境的干扰。

由于人工定期对巷道的表面位移进行监测具有测量精度不高、测量难度大等缺点，而有线/无线传感器的监测具有成本开销大、通信易受环境干扰等，所以如何降低测量仪器成本和监测难度、提高仪器精度是本领域技术人员一直想解决而没有解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有巷道表面位移监测仪器成本高、开销大、通信易受环境干扰人工测量工序繁琐以及精度低误差大的缺陷，本实用新型利用激光笔运用相似三角形原理及平行四边形对边相等关系提供一种新型的监测装置，这是一种低成本高精度的物理测量装置，这种表面位移测量装置能减少人员监测工作量，读取方便快捷，减少人为误差。

为了实现上述任务，本实用新型由两部分组成，第一部分为连接于锚杆上的激光发射装置，第二部分为位移刻度尺，其特征在于：

所述的激光发射装置主要由锚杆连接圈、激光笔两部分组成，锚杆连接圈是将激光发射装置固定于巷道两帮或顶板的主要部件，连接圈外形与螺母垫圈相似，其内径比锚杆直径略大；激光笔末端与锚杆连接圈连接，且激光笔光线路径方向与锚杆连接圈所在平面的夹角为45°，激光发射装置安装于距离巷道底板1.5m左右的帮部锚杆上或者巷道顶板中部的锚杆上。

所述的位移刻度尺是一个标有刻度的直尺，量程为2.5m。刻度尺两端各有一圆形小孔便于将刻度尺固定于巷道煤壁上，安装位置大约在距离巷道底板1.5m处。

测量巷道两帮表面位移原理：由激光发射路径与巷道煤壁夹角θ呈45°，且水平照射于巷道右侧煤壁的水平位移刻度尺上，如图1所示AB为巷道初始宽度，直线AD为变形后巷道宽度，C、E为激光在巷道右侧煤壁上的光标，CF为CE的投影。

根据相似三角形原理，

因为：△ABC∽△ADE∽△EFC，θ=45°，

所以：△EFC为等腰直角三角形，EF=CF

即：通过CF作为监测巷道表面水平位移的指标，记作。

巷道顶板位移测量方法原理：由激光发射路径与巷道顶板夹角θ呈45°，且垂直照射于巷道右侧煤壁的竖直位移刻度尺上，如图2所示AB为巷道顶板初始位置，线段AD为顶板下沉高度变化值，C、H为激光在巷道右侧煤壁位移刻度尺上的光标，GH为光标的变化示数，EF为巷道右侧煤壁宽度变化值。

根据平行四边形对边关系，

得 AD=CE=FG，

△EFH为等腰直角三角形，FE=FH，

FG=FH-HG，

即：巷道顶板下沉量为巷道右侧煤壁位移量与位移刻度尺示数变化值之差。

设顶板下沉量为，竖直位移刻度尺示数变化值为。

则：

和其他巷道表面位移测量装置相比，本实用新型有如下优势：

1、设计原理简单，通过相似三角形原理和平行四边形对边关系，将巷道表面位移变化量转移至标有刻度的直尺上，数据读取方便快捷，减少了一系列测量工序，准确度高，避免了由于人为手工测量带来的误差。

2、测量装置简单，安装工序便捷。

3、装置成本低廉，实用性强。

总之，本实用新型在降低测量装置成本和减少测量工序的前提下，提高了巷道表面测量的精确度，虽然表面上看结构简单，但是它解决了本领域技术人员想解决而没有解决的技术问题，思维独到，可操作性强，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

图1为巷道两帮位移测量原理图。

图2为巷道顶板位移测量原理图。

图3为本实用新型装置模型图。

图4为巷道两帮位移仪器安装位置俯视图。

图5为巷道顶板位移仪器安装位置正视图。

图中标号分别表示：1-锚杆连接圈，2-激光笔，3-位移刻度尺，4-锚杆，5-激光发射装置，6-巷道煤壁，7-位移刻度尺，8-巷道，9-巷道顶板。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型具体安装及测量工序进行详细说明。

第一步：将激光发射装置安装于巷道一侧煤壁的锚杆上，高度距离底板1.5m处，调节激光路径使其保持水平；巷道顶板上激光发射装置安装于顶板中部的锚杆上，调节激光路径使其照射于巷道右侧煤壁上并与煤壁呈45°夹角。

第二步：将位移刻度尺安装于巷道右侧煤壁，测量顶板下沉的位移刻度尺竖直安装，测量巷道两帮位移的刻度尺横向安装于距离底板1.5m处的右侧煤壁上，激光笔光标初始位置均在刻度尺0刻度线上。

第三步：定期记录光标在刻度尺上的数据，横向位移刻度尺记录为，竖向位移刻度尺记录为。根据监测原理，巷道两帮位移量即为，巷道顶板下沉量即为。