一种巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置及其使用方法，属于巷道表面变形测量领域。

背景技术：

在巷道开挖后，围岩的应力状态会发生改变，导致围岩发生变形。尤其在深部条件下地应力非常大，巷道围岩的变形情况非常复杂，而巷道对于采煤、通风及运输起着十分重要的作用，因此巷道围岩变形的监测及稳定性评价意义重大。

目前，巷道表面位移的监测使用较多的是钢卷尺监测法、测杆监测法、收敛计监测法等。上述几种监测方法操作复杂，且测量误差较大，不能达到连续监测记录巷道表面位移的效果，且操作繁琐、效率低。目前，测量巷道表面变形量的常用设备为激光测距仪，但是在测量中由于没有稳定可靠的固定方式，只能采用人工手持，不能保证每次激光测距仪都能对准预设的测点上，而每次测量都难以保证在同一个位置，从而受人为因素影响导致测量误差偏大；并且当巷道断面较大时，操作激光测距仪需要登高作业，既不方便又不安全。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置，解决了巷道测距过程中激光测距仪不易固定、误差大、测量角度单一且操作繁琐等问题。

本发明中，巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置包括固定轴、转动杆、固定盒和外接按钮装置；所述激光测距仪设置在固定盒内，并用固定盒内的弹簧片和挡板固定；所述固定盒与转动杆连接，转动杆与固定杆铰接，固定轴固定在巷帮锚杆上，固定盒可以通过转动杆上下转动，通过按动外接按钮装置从而实现该测量装置对巷道不同角度的目标进行测量。

本发明提供了一种巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置，包括固定轴、转动杆、固定盒；所述固定轴固定在巷帮原有的锚杆上，固定轴的上下两端分别通过轴承铰接转动杆，固定盒位于上下两根转动杆之间；

所述固定盒包括挡板、弹簧片和外接按压装置；所述固定盒为长方体结构，上端面为透明亚克力板，下端面、左右端面和后端面为不锈钢板；激光测距仪设置在固定盒内部，并用固定盒内的弹簧片和挡板固定；所述弹簧片固定在固定盒内部左右两侧，为弧状，用于固定激光测距仪的左右位置；所述挡板在固定盒后端，为矩形，挡板另一端与螺杆接触，并在固定盒后侧有一组调整螺母，用于调整挡板的前后位置，从而固定激光测距仪的前后位置；

所述固定盒与转动杆焊接为一体，固定盒可以通过转动杆上下转动，从而实现该测量装置对不同角度内的目标进行测量；

所述固定轴的上下两端焊接有齿轮，齿轮外表面上刻有或粘贴角度指示盘；齿轮位于轴承的外侧；所述齿轮通过转动杆上的齿轮卡片将转动杆固定在一定的角度上，转动杆的转动范围为-90°~90°。

所述齿轮卡片由轴承固定在转动杆上，转动杆转动时将其移离齿轮，当转动杆需要固定时，将其卡在齿轮间，防止齿轮转动；

进一步地，所述固定轴通过杆中部的矩形连接块固定在巷帮既有锚杆上；

所述矩形连接块与固定轴焊接在一起，并在矩形连接块的中部留有与锚杆连接的锚杆孔和螺母卡槽，使用内外两个螺母将固定轴固定在锚杆托盘外侧。

所述螺母卡槽为正六边形凹槽，凹槽深度为3mm，边长根据螺母型号确定；

所述转动杆通过轴承与固定轴相接；

所述弹簧片固定在固定盒内部上下两侧，为弧状，用于固定测距仪左右位置作用；所述挡板在固定盒后端，为矩形，并与调整螺杆焊接，通过螺母调整测距仪前后位置；

所述外部按压装置由活动机构、固定机构和弹簧组成，活动机构内侧端头设置有按钮，用于点击控制激光测距仪的开关；固定机构的内侧端头焊接在转动杆的下部；活动机构和固定机构在中部由轴承交叉固定，两者的外侧端头用弹簧支撑分离，挤压活动机构的外侧端头后，活动机构的内侧端头随之下压。

本发明提供了上述巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）将固定轴通过矩形连接块上的锚杆孔安装固定在锚杆上，调整转动杆为水平状态，拧紧螺母；

（2）将激光测距仪固定在固定盒内部的弹簧片之间，前后调整挡板的螺母，使激光测距仪的开关对准外接按压装置上的按钮；

（3）按压外接按压装置的活动机构，记录激光测距仪上的读数，即水平方向的距离l平；（4）上调齿轮卡片调整转动杆，使其对准巷道顶板中央反射点，记录下齿轮上对应的角度a与激光测距仪上的读数l垂；

（5）通过多次测量的结果计算巷道表面收敛变形：水平收敛△l平=l平1-l平n；垂直收敛△l垂=l垂1sin(a1)-l垂nsin(an)；

其中下角标1表示第1次测量，n表示第n次测量。（测量过程需要测2-3年，第一个月每天测，往后的频率越来越少，最后一个月测一次。）

本发明的有益效果：

（1）能够稳定、准确地测量巷道变形，同时具有广泛的适用性；

（2）与既有锚杆外端固定，简单方便，解决测距仪不易固定、误差大的问题；

（3）固定装置可±90°范围内调整，便于巷道全断面、全方位进行收敛测量；

（4）采用外接方式间接点击激光测距仪按钮进行测距，可以避免因直接点击测距仪按钮造成整体托架上行晃动带来的测量误差；

（5）测距仪前后、左右位置可调整，适用多种型号价格测距仪。

附图说明

图1是本发明巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图（不包括锚杆和墙体）；

图4是本发明巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置的齿轮的示意图；

图5是本发明巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置的外接按压装置的示意图；

图中：1-固定轴；2-矩形连接块；3-锚杆；4-螺母；5-托盘；6-齿轮；7-转动杆；8-齿轮卡片；9-挡板；10-弹簧片；11-激光测距仪；12-外接按压装置；13-按钮；14-按压装置活动机构；15-按压装置固定机构；16-弹簧；17-轴承；18-固定盒；19-挡板螺杆；20-锚杆孔；21-螺母卡槽；22-挡板螺杆调节螺母。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1~5所示，一种巷道收敛激光测距仪的变角度固定装置，该装置包括固定轴1、转动杆7、固定盒18；固定轴1固定在巷帮原有的锚杆3上，固定轴1的上下两端分别通过轴承17铰接转动杆7，固定盒18位于上下两根转动杆7之间；

所述固定盒18包括挡板9、弹簧片10和外接按压装置12；所述固定盒18为长方体结构，上端面为透明亚克力板，下端面、左右端面和后端面为不锈钢板；激光测距仪11设置在固定盒18内部，并用固定盒18内的弹簧片10和挡板9固定；所述弹簧片10固定在固定盒18内部左右两侧，为弧状，用于固定激光测距仪11的左右位置；所述挡板9在固定盒18后端，为矩形，挡板9另一端与螺杆19接触，并在固定盒18后侧有一组调整螺母22，用于调整挡板9的前后位置，从而固定激光测距仪11的前后位置；

所述固定盒18与转动杆7焊接为一体，固定盒18可以通过转动杆7上下转动，从而实现该测量装置对不同角度内的目标进行测量；

所述固定轴1的上下两端焊接有齿轮6，齿轮6上设有角度指示盘，本实施例选择直接刻在齿轮外表面，刻在上面不容易脱落；齿轮6位于轴承17的外侧；所述齿轮6通过转动杆7上的齿轮卡片8将转动杆7固定在一定的角度上，转动杆7的转动范围为-90°~90°。

所述齿轮卡片由轴承固定在转动杆上，转动杆转动时将其移离齿轮，当转动杆需要固定时，将其卡在齿轮间，防止齿轮转动；

进一步地，所述固定轴1通过中部的矩形连接块2固定在巷帮既有锚杆3上；

所述矩形连接块2与固定轴1焊接在一起，并在中部留有与锚杆连接的锚杆孔20和螺母卡槽21，使用内外两个螺母4将固定轴1固定在锚杆托盘5外侧。

所述螺母卡槽为正六边形凹槽，凹槽深度为3mm，边长根据螺母型号确定。

所述转动杆通过轴承与固定轴相接；

所述弹簧片固定在固定盒内部左右两侧，为弧状，用于固定测距仪左右位置作用；所述挡板在固定盒后端，为矩形，并与调整螺杆焊接，通过螺母调整测距仪前后位置；

所述外部按压装置12由按压装置活动机构14、按压装置固定机构15和弹簧16组成，按压装置活动机构14内侧端头设置有按钮13，用于点击控制激光测距仪11的开关；按压装置固定机构15的内侧端头焊接在转动杆7的下部；按压装置活动机构14和按压装置固定机构15在中部由轴承交叉固定（呈x形），两者的外侧端头用弹簧16支撑分离，挤压按压装置活动机构14的外侧端头后，按压装置活动机构14的内侧端头随之下压。

上述装置的具体操作步骤如下：

（1）将固定轴1通过矩形连接块2上的锚杆孔20安装固定在锚杆3上，调整转动杆为水平状态，拧紧螺母4；

（2）将激光测距仪11固定在固定盒18内部的弹簧片10之间，前后调整挡板9的螺母22，使激光测距仪的开关对准外接按压装置12上的按钮13；

（3）按压外接按压装置12（类似钳子）的活动机构14，记录激光测距仪11上的读数，即水平方向的距离l平；

（4）上调齿轮卡片8调整转动杆7，使其对准巷道顶板中央反射点，记录下齿轮6上对应的角度a与激光测距仪11上的读数l垂；

（5）通过多次测量的结果计算巷道表面收敛变形：水平收敛△l平=l平1-l平n；垂直收敛△l垂=l垂1sin(a1)-l垂nsin(an)；

其中下角标1表示第1次测量，n表示第n次测量。（测量过程需要测2-3年，第一个月每天测，往后的频率越来越少，最后一个月测一次。）

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。