一种非煤矿山巷道施工智能统计监测装置及方法与流程

本发明涉及非煤矿山井下巷道掘进，尤其涉及一种非煤矿山巷道施工智能统计监测装置及方法。

背景技术：

1、巷道掘进是矿山生产中主要施工工程，目前巷道掘进基本能够实现机械化，但巷道掘进的统计、监测还是沿用以前的老方法，无法适应机械化生产，达不到智能化改造要求。

2、巷道掘进重要指标为掘进方位、坡度、规格，目前施工方案为测量人员根据设计方案在巷道设置中心线及腰线，钻工根据中心线及腰线布置巷道掘进钻眼及掘进方位，每个班次施工前需重复这项工作，根据钻工经验及熟练程度这项工作需花费0.5～1小时。

3、为了掌握矿山井下工程施工进度，需每天统计各个巷道工作面各个班次的掘进净距离等信息，目前主要是靠人工每天进行测量，然后汇总统计，该方法浪费人工精力，且具有滞后性；巷道掘进施工中，需监测巷道是否按照设计方位、坡度进行施工，平巷施工主要问题为方位、斜坡道施工主要问题为坡度问题，因此针对平巷施工需重点进行方位监测，斜坡道施工需重点进行坡度监测，目前的监测方法主要是采用目视及作图法，目视法的精度较差，作图法比较浪费时间。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本技术提出了一种非煤矿山巷道施工智能统计监测装置及方法。

2、为了实现上述目的，本技术的一方面提出了一种非煤矿山巷道施工智能统计监测装置，包括拱形框架，所述拱形框架包括相连接的拱形部和横梁部，所述横梁部处在所述拱形部的下方，所述拱形部用于通过膨胀螺栓固定在巷道顶部，在所述横梁部的左端部至少连接有一个带刻度的伸缩支撑套管，在所述横梁部的右端部至少连接有一个带刻度的伸缩支撑套管，各个带刻度的伸缩支撑套管均竖直设置，各个带刻度的伸缩支撑套管伸长时能够支撑固定在巷道底板处；在处于内侧的相邻两个带刻度的伸缩支撑套管之间沿着上下方向间隔的设有多个带刻度的安装套管，每个带刻度的安装套管均水平设置，在所述拱形框架、带刻度的伸缩支撑套管、带刻度的安装套管上的多个位置处都能够安装瞄准激光系统，所述瞄准激光系统用于指示炮眼位置；在所述横梁部的中间位置处、最左侧的带刻度的伸缩支撑套管上、以及最右侧的带刻度的伸缩支撑套管上各设置一个指示激光系统，所述横梁部的中间位置处的指示激光系统用于指示巷道方位，最左侧的带刻度的伸缩支撑套管上以及最右侧的带刻度的伸缩支撑套管上的指示激光系统用于指示巷道坡度；当巷道为平巷时，至少在所述横梁部的左端、中间部位以及右端均设有激光测距传感器；当巷道为斜坡道时，至少三个激光测距传感器沿着从上至下的方向依次设置在所述拱形部、横梁部以及相应带刻度的安装套管上，或者至少三个激光测距传感器沿着从上至下的方向依次设置在所述横梁部以及相应带刻度的安装套管上，各个激光测距传感器均与上位机进行通信。

3、在一些实施例中，所述瞄准激光系统包括第一可调节倾斜角度的调节平台，在所述第一可调节倾斜角度的调节平台上装配有瞄准激光器，所述瞄准激光器通过第一连接线与第一电源连接，通过控制第一电源能够控制所述瞄准激光器工作与否，所述第一可调节倾斜角度的调节平台的工作角度范围为±15°，所述瞄准激光器用于指示炮眼位置。

4、在一些实施例中，所述指示激光系统包括第二可调节倾斜角度的调节平台，所述第二可调节倾斜角度的调节平台上设有指示激光器，所述指示激光器通过第二连接线与第二电源连接，通过控制第二电源能够控制所述指示激光器工作与否。

5、本技术的另一方面提出了一种非煤矿山巷道施工智能统计监测方法，包括以下步骤：

6、步骤1、在上位机中，针对需要统计监测的巷道需要预先录入以下信息：巷道所在的矿区、编号、巷道位置、巷道名称、工程类型、巷道规格、测量点号；其中编号是指在上位机中对每个巷道工作面的各个激光测距传感器进行的编号，并将各激光测距传感器的编号录入至编号列，在所述上位机上还有以下信息需要后期录入：班次、测距仪-开始距离、测距、掘进净距离、进尺、监测状态；

7、步骤2、第一个施工班次施工前根据巷道设计断面图参数，测量人员利用全站仪标定所述拱形框架各个安装眼位置，要求任意两个安装眼的连线都在一个平面，且所述平面与巷道设计施工方向垂直，然后用冲击钻钻凿安装眼，通过膨胀螺栓将所述拱形框架固定到巷道顶部，安装各个带刻度的伸缩支撑套管以及带刻度的安装套管，调节各个带刻度的伸缩支撑套管使其固定支撑到巷道底板；

8、步骤3、平巷施工时，至少在所述横梁部的左端、中间部位以及右端均设有激光测距传感器，各个激光测距传感器均与上位机进行通信；

9、步骤4、打开各个激光测距传感器进行首次测距，将测得的数据传输到上位机，所述上位机取各个激光测距传感器测得数据的平均值，之后将该平均值数据自动录入到测距仪-开始距离列中；

10、步骤5、按照爆破设计图中炮眼对应位置将瞄准激光系统安装到所述拱形框架、带刻度的伸缩支撑套管、带刻度的安装套管上的对应位置处，在所述横梁部的中间位置处、最左侧的带刻度的伸缩支撑套管上、以及最右侧的带刻度的伸缩支撑套管上各安装一个指示激光系统；打开瞄准激光器以及指示激光器，根据巷道设计坡度，调节对应的第一可调节倾斜角度的调节平台和第二可调节倾斜角度的调节平台，使瞄准激光器以及指示激光器发出的激光的照射角度与设计坡度相符，之后使所述瞄准激光器发出的激光照射到巷道迎头施工面上，标记炮眼位置；

11、步骤6、关闭瞄准激光器，持续开启指示激光器，施工人员开始进行凿岩爆破，放炮前将带刻度的伸缩支撑套管尽可能的收缩至靠近巷道顶部的位置；

12、步骤7、下一个施工班次施工前，将带刻度的伸缩支撑套管拉伸至巷道底板进行支撑固定，打开各个激光测距传感器进行测距，测得的数据上传至上位机中对应录入至测距列，上位机自动计算各个激光测距传感器测得数据的平均值，自动计算出掘进净距离和进尺，之后将数据自动录入至对应的掘进净距离列和进尺列；在所述横梁部的左端以及右端设置的激光测距传感器还用于监测巷道施工方位，根据“激光测距传感器照射方位与巷道设计施工方位平行，巷道按照设计方位掘进，所述横梁部的左端以及右端设置的激光测距传感器测距应相同”的原理，所述横梁部的左端以及右端设置的激光测距传感器测得的数据相减，如果结果等于0，则判定施工方位正常，在监测状态列中自动录入“正常”，如果结果大于或小于0，则判定巷道施工方位出现偏差或是爆破不完全，在监测状态列中自动录入“异常”，之后测量技术人员会到现场进行检查；上述信息是对前一个施工班次施工的数据以及状态的统计监测；

13、步骤8、当步骤7中，监测状态为“正常”时，打开瞄准激光器、指示激光器，标记炮眼位置，施工人员开始进行凿岩爆破，放炮前将带刻度的伸缩支撑套管尽可能的收缩至靠近巷道顶部的位置；

14、步骤9、重复步骤7以及步骤8，实现对施工班次的施工的统计监测。

15、本技术还提出了一种非煤矿山巷道施工智能统计监测方法，包括以下步骤：

16、步骤1、在上位机中，针对需要统计监测的巷道需要预先录入以下信息：巷道所在的矿区、编号、巷道位置、巷道名称、工程类型、巷道规格、测量点号；其中编号是指在上位机中对每个巷道工作面的各个激光测距传感器进行的编号，并将各激光测距传感器的编号录入至编号列，在所述上位机上还有以下信息需要后期录入：班次、测距仪-开始距离、测距、掘进净距离、进尺、监测状态；

17、步骤2、第一个施工班次施工前根据巷道设计断面图参数，测量人员利用全站仪标定所述拱形框架各个安装眼位置，要求任意两个安装眼的连线都在一个平面，且所述平面与巷道设计施工方向垂直，然后用冲击钻钻凿安装眼，通过膨胀螺栓将所述拱形框架固定到巷道顶部，安装各个带刻度的伸缩支撑套管以及带刻度的安装套管，调节各个带刻度的伸缩支撑套管使其固定支撑到巷道底板；

18、步骤3、斜坡道施工时，至少三个激光测距传感器沿着从上至下的方向依次设置在所述拱形部、横梁部以及相应带刻度的安装套管上，或者至少三个激光测距传感器沿着从上至下的方向依次设置在所述横梁部以及相应带刻度的安装套管上，各个激光测距传感器均与上位机进行通信；

19、步骤4、打开各个激光测距传感器进行首次测距，将测得的数据传输到上位机，所述上位机取各激光测距传感器测得数据的平均值，之后将该平均值数据自动录入到测距仪-开始距离列中；

20、步骤5、按照爆破设计图中炮眼对应位置将瞄准激光系统安装到所述拱形框架、带刻度的伸缩支撑套管、带刻度的安装套管上的对应位置处，在所述横梁部的中间位置处、最左侧的带刻度的伸缩支撑套管上、以及最右侧的带刻度的伸缩支撑套管上各安装一个指示激光系统；打开瞄准激光器以及指示激光器，根据巷道设计坡度，调节对应的第一可调节倾斜角度的调节平台和第二可调节倾斜角度的调节平台，使瞄准激光器以及指示激光器发出的激光的照射角度与设计坡度相符，之后使所述瞄准激光器发出的激光照射到巷道迎头施工面上，标记炮眼位置；

21、步骤6、关闭瞄准激光器，持续开启指示激光器，施工人员开始进行凿岩爆破，放炮前将带刻度的伸缩支撑套管尽可能的收缩至靠近巷道顶部的位置；

22、步骤7、下一个施工班次施工前，将带刻度的伸缩支撑套管拉伸至巷道底板进行支撑固定，打开各个激光测距传感器进行测距，测得的数据上传至上位机中对应录入至测距列，上位机自动计算各个激光测距传感器测得数据的平均值，自动计算出掘进净距离和进尺，之后将数据自动录入至对应的掘进净距离列和进尺列；在最上端以及最下端设置的激光测距传感器还用于监测巷道施工坡度，根据“激光测距传感器照射方位与巷道设计施工坡度方位平行，巷道按照设计坡度掘进，最上端以及最下端设置的激光测距传感器测距应相同”的原理，最上端以及最下端设置的激光测距传感器测得的数据相减，如果结果等于0，则判定施工坡度正常，在监测状态列中自动录入“正常”，如果结果大于或小于0，则判定巷道施工坡度出现偏差或是爆破不完全，在监测状态列中自动录入“异常”，之后测量技术人员会到现场进行检查；上述信息是对前一个施工班次施工的数据以及状态的统计监测；

23、步骤8、当步骤7中，监测状态为“正常”时，打开瞄准激光器、指示激光器，标记炮眼位置，施工人员开始进行凿岩爆破，放炮前将带刻度的伸缩支撑套管尽可能的收缩至靠近巷道顶部的位置；

24、步骤9、重复步骤7以及步骤8，实现对施工班次的施工的统计监测。

25、本技术的该方案的有益效果在于上述非煤矿山巷道施工智能统计监测装置及方法，能够减少巷道施工重复布置钻眼及校准掘进方位的工作，减少巷道掘进重复工作，节约施工时间，提高施工效率；适合凿岩台车及大断面巷道施工，可解决大断面巷道凿岩台车钻眼不易布置问题；本技术所涉及的非煤矿山巷道施工智能统计监测装置在巷道施工前对激光设置1次，巷道方位不变更的情况下可重复使用；且该装置可移动、易安装；另外能够代替人工测量巷道施工距离，并统计分类别汇总，具有及时性、精确性，能够使矿山统计智能化，能够实时监测巷道施工方位及坡度偏离情况，及时纠偏，确保巷道施工准确性。