一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置及其监测方法与流程

本发明涉及煤矿开采巷道岩层塌陷监测，特别涉及一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置及其监测方法。

背景技术：

1、煤矿开采巷道是地下煤矿开采中用于运输、通风和排水等目的的地下通道。煤矿开采巷道是煤矿生产过程中不可或缺的一部分，它们的布置与建设对煤矿的安全生产和效率有着直接影响。从矿井安全和经济效益的角度出发，巷道支护是维持巷道稳定、防止围岩变形和坍塌的关键技术。巷道支护通过支架系统实现，其设计与实施需要考虑围岩性质、支架力学性质、安设密度和时机等多个因素。合理的支护设计能在围岩发生变形前起到主动加固作用，从而提高围岩自承能力并减少维护成本。

2、目前，现有的煤矿开采巷道的支护结构普遍缺乏实时监测结构，导致煤矿开采巷道在使用过程中不易及时发现由于岩层塌陷而产生的支护结构承压变形，这就使得工作人员难以及时发现并维护，还使得煤矿开采巷道存在严重的安全隐患；因此，需要设计一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置及其监测方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是解决现有的煤矿开采巷道的支护结构由于普遍缺乏实时监测结构，从而导致煤矿开采巷道在使用过程中不易及时发现由于岩层塌陷而产生的支护结构承压变形，这就使得工作人员难以及时发现并维护，还使得煤矿开采巷道存在严重安全隐患的问题；本发明提供了一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置及其监测方法，其实现了具有纵向线性自由监测的功能，且移动的稳定性较强，同时监测的覆盖范围也较广，还实现了具有按需定位监测组件纵向监测位置的功能，且定位速度较快，同时定位效果较好，也实现了具有监测煤矿开采巷道支撑梁弯曲度形变的功能，且整个过程完全自动化，不仅监测速度较快，还提高了岩层塌陷的预防效果。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置及其监测方法，包括支撑组件，所述支撑组件用于支撑第一线性驱动组件、滑动组件和定位组件，所述第一线性驱动组件用于驱动滑动组件进行线性滑动，所述滑动组件用于支撑第二线性驱动组件和信号传输组件，所述第二线性驱动组件用于驱动监测组件进行线性移动，所述监测组件用于对煤矿开采巷道顶面内壁的支撑梁弯曲度进行监测作业，所述信号传输组件用于隔空传输红外线信号，所述定位组件用于断通信号传输组件隔空传输的红外线信号从而使得滑动组件停止或继续滑动，进而使得第二线性驱动组件及监测组件能定位至所需监测位置。

4、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述支撑组件包括支撑板，所述支撑板上表面开设有支撑槽，且所述支撑槽内侧壁开设有连接孔，其中所述支撑槽底面内壁设置有竖板，所述竖板之间可拆卸连接有限位杆；所述支撑板底面外壁设置有侧撑板。

5、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述第一线性驱动组件包括第一伺服电机，所述第一伺服电机可拆卸连接在侧撑板外侧壁，所述第一伺服电机的输出轴连接有驱动轴的一端，且所述驱动轴的另一端驱动轮，其中所述驱动轮外侧壁开设有驱动槽，所述驱动槽内侧壁啮合连接有齿带。

6、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述滑动组件包括滑板，所述滑板外侧壁开设有侧孔，且所述侧孔内侧壁与齿带外表面可拆卸连接，所述滑板外侧壁设置有侧臂，且所述侧臂外侧壁开设有限位孔，其中所述限位孔内侧壁与限位杆外侧壁滑动连接；所述滑板上表面可拆卸连接有横板，且所述横板上表面开设有凹槽。

7、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述第二线性驱动组件包括第二伺服电机，所述第二伺服电机可拆卸连接在凹槽内侧壁，所述第二伺服电机的输出轴连接有丝杆的一端，且所述丝杆的另一端与凹槽内侧壁转动连接；所述丝杆外侧壁设置有滚珠螺母，且所述滚珠螺母外侧壁可拆卸连接有滑块，其中所述滑块外侧壁开设有滑孔；所述凹槽内侧壁还设置有横杆，且所述横杆外侧壁与滑孔内侧壁滑动连接。

8、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述监测组件包括液压缸，所述液压缸设置在滑块上表面，所述液压缸内侧壁滑动连接有液压伸缩杆的一端，且所述液压伸缩杆的另一端可拆卸连接监测板；所述滑块上表面开设有滑槽，且所述监测板底面外壁设置有竖杆，其中所述竖杆外侧壁与滑槽内侧壁滑动连接。

9、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述信号传输组件包括端板，所述端板设置在横板外侧壁，且所述端板远离横板的一侧外壁开设有侧槽，所述侧槽顶面内壁设置有红外发射器，且所述侧槽底面内壁设置有红外接收器，其中所述红外发射器发射的红外线信号能被红外接收器接收。

10、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述定位组件包括第三伺服电机，所述第三伺服电机设置在支撑槽底面内壁，所述第三伺服电机的输送轴连接有转轴的一端，且所述转轴的另一端可拆卸连接有挡板；所述挡板用于阻挡红外发射器和红外接收器之间的红外线传输线路。

11、前述的一种具有预防岩层塌陷功能的煤矿开采巷道监测装置，所述支撑组件和第一线性驱动组件的数目均为两个，且两个所述支撑组件和第一线性驱动组件对称分布在滑动组件两侧。

12、优选的，包括以下步骤：

13、步骤一，支撑连接，移动支撑板并将支撑板外侧壁与煤矿开采巷道内侧壁贴合，再沿着连接孔配合外接紧固件从而能将支撑板与煤矿开采巷道内侧壁进行可拆卸连接，进而也就将整个装置与煤矿开采巷道内侧壁进行了连接；

14、步骤二，纵向线性驱动，通过第一伺服电机运行带动驱动轴转动从而能带动驱动轮转动，进而在驱动槽与齿带的啮合作用下能带动齿带转动，接着在齿带转动的作用下及限位孔沿着限位杆的滑动配合下使得滑板能线性移动从而能带动监测组件进行纵向线性移动；

15、步骤三，红外信号传输，通过红外发射器能发射出红外线信号，而发出的红外线信号会在侧槽内部隔空传输后被红外接收器接收；

16、步骤四，红外信号阻挡定位，由第三伺服电机运行驱动转轴转动从而能带动挡板由纵向变为横向，进而使得挡板能位于红外发射器和红外接收器中间位置，这样就使得红外接收器无法接收到红外发射器发射出的红外线信号并以电信号的方式传输至第一伺服电机，从而使得第一伺服电机停止运行，进而使得监测组件定位至所需监测位置；

17、步骤五，横向线性驱动，通过第二伺服电机运行驱动丝杆沿着凹槽内侧壁转动，从而在横杆沿着滑孔线性滑动的作用下使得滚珠螺母能线性移动，进而能带动滑块在凹槽内部进行线性移动，这样就使得监测组件能自由的线性移动至所需监测位置；

18、步骤六，巷道监测，通过液压缸运行驱动液压伸缩杆伸缩滑动及竖杆沿着滑槽滑动的配合下能带动监测板竖直移动并贴合在煤矿开采巷道支撑梁底面外壁，从而完成对煤矿开采巷道支撑梁的弯曲度监测作业，进而完成对岩层塌陷的预防作业。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、1、首先移动支撑板并将支撑板外侧壁与煤矿开采巷道内侧壁贴合，再沿着连接孔配合外接紧固件从而能将支撑板与煤矿开采巷道内侧壁进行可拆卸连接，进而也就将整个装置与煤矿开采巷道内侧壁进行了连接，接着通过第一伺服电机运行带动驱动轴转动从而能带动驱动轮转动，进而在驱动槽与齿带的啮合作用下能带动齿带转动，再通过在齿带转动的作用下及限位孔沿着限位杆的滑动配合下使得滑板能线性移动从而能带动监测组件进行纵向线性移动，有效的实现了该装置具有纵向线性自由监测的功能，且移动的稳定性较强，同时监测的覆盖范围也较广，该装置结构简单且适用性较强。

21、2、通过红外发射器能发射出红外线信号，而发出的红外线信号会在侧槽内部隔空传输后被红外接收器接收，再通过第三伺服电机运行驱动转轴转动从而能带动挡板由纵向变为横向，进而使得挡板能位于红外发射器和红外接收器中间位置，这样就使得红外接收器无法接收到红外发射器发射出的红外线信号并以电信号的方式传输至第一伺服电机，从而使得第一伺服电机停止运行，进而使得监测组件定位至所需监测位置，有效的实现了该装置具有按需定位监测组件纵向监测位置的功能，且定位速度较快，同时定位效果较好，该装置结构简单且使用效果较好。

22、3、通过第二伺服电机运行驱动丝杆沿着凹槽内侧壁转动，从而在横杆沿着滑孔线性滑动的作用下使得滚珠螺母能线性移动，进而能带动滑块在凹槽内部进行线性移动，这样就使得监测组件能自由的线性移动至所需监测位置，接着通过液压缸运行驱动液压伸缩杆伸缩滑动及竖杆沿着滑槽滑动的配合下能带动监测板竖直移动并贴合在煤矿开采巷道支撑梁底面外壁，从而完成对煤矿开采巷道支撑梁的弯曲度监测作业，进而完成对岩层塌陷的预防作业，有效的实现了该装置具有监测煤矿开采巷道支撑梁弯曲度形变的功能，且整个过程完全自动化，不仅监测速度较快，还提高了岩层塌陷的预防效果，该装置结构简单且监测效果较好。