一種智能化鉆孔裂隙再現(xiàn)攝像投影教學(xué)模型及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆孔裂隙再現(xiàn)教學(xué)模型及方法，尤其是一種適用于鉆孔裂隙觀測(cè)的智能化鉆孔裂隙再現(xiàn)攝像投影教學(xué)模型及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆孔觀測(cè)是勘察巷道圍巖結(jié)構(gòu)的重要方法，在巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試中，鉆孔中的裂隙發(fā)育程度可以反映巖層結(jié)構(gòu)，巖層強(qiáng)度、地應(yīng)力大小，用于煤礦(井下)觀測(cè)采場(chǎng)壓力顯現(xiàn)規(guī)律，頂板控制，圍巖控制，巖層性質(zhì)等。在我國(guó)地下巖體內(nèi)部裂隙的觀測(cè)研究方法主要有鉆孔巖芯法、超聲成像法、鉆孔攝像法及流量測(cè)井法等，其中，使用鉆孔攝像儀實(shí)際觀察煤巖體的結(jié)構(gòu)，對(duì)節(jié)理、裂隙發(fā)育情況進(jìn)行分析，是最簡(jiǎn)捷、方便、低成本的方法。目前，考慮到礦井安全和生產(chǎn)條件，現(xiàn)場(chǎng)施工中的鉆孔觀測(cè)無(wú)法應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中，在保證教學(xué)安全和觀測(cè)到真實(shí)性的前提下，有必要提供一種教學(xué)模型，以解決可再現(xiàn)鉆孔裂隙的發(fā)育情況，可供觀測(cè)裂隙的埋深、傾向、傾角、寬度、裂隙面的粗糙度、充填物等性質(zhì)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是為了展示出鉆孔裂隙的發(fā)育形態(tài)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、直觀性好的智能化鉆孔裂隙再現(xiàn)攝像投影教學(xué)模型及方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明智能化鉆孔裂隙再現(xiàn)攝像投影教學(xué)模型，包括支撐架、經(jīng)轉(zhuǎn)筒軸設(shè)在支撐架上的轉(zhuǎn)筒，所述支撐架的一側(cè)設(shè)有與轉(zhuǎn)筒軸相連的皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)有控制器和巖層鉆孔探測(cè)器；所述轉(zhuǎn)筒軸連接皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)有與巖層鉆孔探測(cè)器導(dǎo)線相連的探測(cè)鏡筒，探測(cè)鏡筒前端帶有攝像頭，探測(cè)鏡筒經(jīng)鏡筒支架固定在支撐架上；所述轉(zhuǎn)筒的兩端分別設(shè)有連接有多個(gè)支承桿的金屬環(huán)，金屬環(huán)與轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁之間均布有多根透明塑料管，多根透明塑料管上分別包裹有實(shí)驗(yàn)需要的不同裂隙圖案蠟光紙。
[0005]所述皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、經(jīng)皮帶傳動(dòng)的上下傳動(dòng)輪，上傳動(dòng)輪與轉(zhuǎn)筒軸相連，下傳動(dòng)輪與控制電機(jī)軸相連。
[0006]所述控制器包括臺(tái)柜、設(shè)在臺(tái)柜上的控制面板、與控制面板相連的單片機(jī)和繼電器。
[0007]所述巖層鉆孔探測(cè)器包括探測(cè)儀、連接在探測(cè)儀上的投影儀。
[0008]所述裂隙圖案蠟光紙是由真實(shí)鉆孔裂隙拍攝圖案印刷到蠟光紙制作而成。
[0009]所述探測(cè)鏡筒的直徑小于透明塑料管的直徑。
[0010]所述多根透明塑料管為6?10根。
[0011]使用上所述教學(xué)模型的智能化鉆孔裂隙再現(xiàn)攝像投影方法，包括如下步驟:
[0012]a、將實(shí)驗(yàn)所需的不同的裂隙圖案蠟光紙包裹在多個(gè)透明塑料管的外管壁上，以模擬真實(shí)鉆孔中不同的裂隙發(fā)育形態(tài)，將包裹好不同裂隙圖案蠟光紙的多個(gè)透明塑料管均布固定在金屬環(huán)與轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁之間；
[0013]b、將探測(cè)鏡筒伸入到某個(gè)透明塑料管內(nèi)部，然后通過(guò)拉伸探測(cè)鏡筒，即可拍攝到透明塑料管外管壁不同位置處的裂隙圖案；
[0014]c、通過(guò)控制面板啟動(dòng)電機(jī)，由繼電器和單片機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率以及轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)筒軸使轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0015]d、通過(guò)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)使各透明塑料管的角度位置發(fā)生改變，探測(cè)鏡筒可實(shí)時(shí)拍攝不同角度位置包裹有裂隙圖案蠟光紙的透明塑料管轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的裂隙變化圖案；
[0016]e、探測(cè)鏡筒將拍攝到的裂隙圖案信息傳遞給探測(cè)儀，通過(guò)探測(cè)儀將拍攝到的影像傳輸給投影儀，由投影儀播出鉆孔裂隙圖案的投影，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔裂隙圖案的拍攝和觀測(cè)。
[0017]有益效果:由于采用了上技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)鉆孔裂隙觀測(cè)教學(xué)模型，可形象的表現(xiàn)出煤巖體鉆孔的裂隙發(fā)育情況，同時(shí)也可以方便快捷安全的實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道圍巖結(jié)構(gòu)的勘察。通過(guò)對(duì)鉆孔中的裂隙發(fā)育程度的顯示，可以形象的反映出巖層結(jié)構(gòu)以及裂隙發(fā)育的情況，對(duì)觀測(cè)采場(chǎng)壓力顯現(xiàn)規(guī)律、頂板控制、圍巖控制、巖層性質(zhì)等分析提供了依據(jù)。通過(guò)教學(xué)模型，可再現(xiàn)鉆孔裂隙的發(fā)育情況，供觀測(cè)裂隙的埋深、傾向、傾角、寬度、裂隙面的粗糙度、充填物等巖層的內(nèi)部情況。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，使用效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中巖層鉆孔探測(cè)儀不意圖；
[0020]圖3是裂隙圖案蠟光紙示意圖；
[0021]圖中:1 一探測(cè)鏡筒；2—金屬環(huán)；3—轉(zhuǎn)筒；4一透明塑料管；5—轉(zhuǎn)筒軸；6—支承桿；7—支撐架；8—臺(tái)柜；9一控制面板；10—傳動(dòng)皮帶；11一傳動(dòng)輪；12—鏡筒支架；13—電機(jī)；14一導(dǎo)線；15—繼電器；16—單片機(jī)；17—巖層鉆孔探測(cè)儀；18—投影儀；19一裂隙圖案蠟光紙。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0023]本發(fā)明的智能化鉆孔裂隙再現(xiàn)攝像投影教學(xué)模型，主要由探測(cè)鏡筒1、金屬環(huán)2、轉(zhuǎn)筒3、透明塑料管4、轉(zhuǎn)筒軸5、支承桿6、支撐架7、臺(tái)柜8、控制面板9、傳動(dòng)皮帶10、傳動(dòng)輪11、鏡筒支架12、電機(jī)13、導(dǎo)線14、繼電器15、單片機(jī)16、巖層鉆孔探測(cè)儀17、投影儀18、裂隙圖案蠟光紙19組成；支撐架7上設(shè)有轉(zhuǎn)筒3，轉(zhuǎn)筒3經(jīng)轉(zhuǎn)筒軸5安裝在支撐架7上，所述支撐架7的一側(cè)設(shè)有與轉(zhuǎn)筒軸5相連的皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)13、經(jīng)皮帶傳動(dòng)的上下傳動(dòng)輪11，上傳動(dòng)輪與轉(zhuǎn)筒軸5相連，下傳動(dòng)輪與控制電機(jī)軸相連。皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)有控制器和巖層鉆孔探測(cè)器；所述轉(zhuǎn)筒軸5連接皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)有與巖層鉆孔探測(cè)器導(dǎo)線相連的探測(cè)鏡筒1，探測(cè)鏡筒1前端帶有攝像頭，探測(cè)鏡筒1經(jīng)鏡筒支架12固定在支撐架7上；所述轉(zhuǎn)筒3的兩端分別設(shè)有連接有多個(gè)支承桿6的金屬環(huán)2，金屬環(huán)2與轉(zhuǎn)筒3內(nèi)壁之間均布有多根透明塑料管4，多根透明塑料管4上分別包裹有實(shí)驗(yàn)需要的不同裂隙圖案蠟光紙19，多根透明塑料管4為6?10根。所述裂隙圖案蠟光紙19是由真實(shí)鉆孔裂隙拍攝圖案印刷到蠟光紙制作而成；所述探測(cè)鏡筒1的直徑小于透明塑料管4的直徑；所述控制器包括臺(tái)柜8、設(shè)在臺(tái)柜8上的控制面板9、與控制面板9相連的單片機(jī)16和繼電器15。所述巖層鉆孔探測(cè)器包括探測(cè)儀17、連接在探測(cè)儀17上的投影儀18。
[0024]所述的轉(zhuǎn)筒軸5與傳動(dòng)輪11焊接在一起，傳動(dòng)輪11帶動(dòng)轉(zhuǎn)筒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，所述支承桿6焊接在金屬環(huán)2上，通過(guò)金屬環(huán)2進(jìn)行加固使裂隙圖案蠟光紙19將透明塑料管4的外管壁緊貼包裹住，所述裂隙圖案蠟光紙19是將真實(shí)鉆孔裂隙拍攝圖案印刷到蠟光紙上面制作而成，使用裂隙圖案蠟光紙19包裹在透明塑料管4的外管壁上，用以模擬真實(shí)鉆孔的裂隙發(fā)育形態(tài)，將包裹好裂隙圖案蠟光紙