本實用新型涉及應用在礦井下一種巷道表面位移測量裝置。

背景技術(shù)：

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

由于人工定期對巷道的表面位移進行監(jiān)測具有測量精度不高、測量難度大等缺點，而有線/無線傳感器的監(jiān)測具有成本開銷大、通信易受環(huán)境干擾等，所以如何降低測量儀器成本和監(jiān)測難度、提高儀器精度是本領域技術(shù)人員一直想解決而沒有解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為了實現(xiàn)上述任務，本實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標有刻度的直尺，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，CF為CE的投影。

根據(jù)相似三角形原理，

因為：△ABC∽△ADE∽△EFC，θ=45°，

所以：△EFC為等腰直角三角形，EF=CF

即：通過CF作為監(jiān)測巷道表面水平位移的指標，記作。

巷道頂板位移測量方法原理：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，GH為光標的變化示數(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量裝置相比，本實用新型有如下優(yōu)勢：

1、設計原理簡單，通過相似三角形原理和平行四邊形對邊關(guān)系，將巷道表面位移變化量轉(zhuǎn)移至標有刻度的直尺上，數(shù)據(jù)讀取方便快捷，減少了一系列測量工序，準確度高，避免了由于人為手工測量帶來的誤差。

2、測量裝置簡單，安裝工序便捷。

3、裝置成本低廉，實用性強。

總之，本實用新型在降低測量裝置成本和減少測量工序的前提下，提高了巷道表面測量的精確度，雖然表面上看結(jié)構(gòu)簡單，但是它解決了本領域技術(shù)人員想解決而沒有解決的技術(shù)問題，思維獨到，可操作性強，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。

附圖說明

圖1為巷道兩幫位移測量原理圖。

圖2為巷道頂板位移測量原理圖。

圖3為本實用新型裝置模型圖。

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。

圖中標號分別表示：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。

具體實施方式

下面參照附圖對本實用新型具體安裝及測量工序進行詳細說明。

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，測量頂板下沉的位移刻度尺豎直安裝，測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，激光筆光標初始位置均在刻度尺0刻度線上。

第三步：定期記錄光標在刻度尺上的數(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)測原理，巷道兩幫位移量即為，巷道頂板下沉量即為。