本發(fā)明涉及井筒變形檢測技術領域，尤其涉及一種井筒井壁變形自動測量儀。

背景技術：

由于煤礦井筒穿越不同巖性的巖層,很容易出現(xiàn)井壁圍巖變形、位移和裂隙,進而造成罐道的變形,對生產(chǎn)提升和安全生產(chǎn)造成重大影響。目前立井井壁變形檢測方法主要有幾何測量法和傳感器測量法?；趲缀螠y量法檢測井壁變形方面，存在著觀測時間占用井筒、觀測結果不精確及不能掌握井壁局部受力狀況等不足?；趥鞲衅鳒y量法檢測井壁變形方面，主要采用鋼筋應力計、應變片等點式傳感器，測量各點的應變值，獲得井壁應變、應力分布曲線。但傳統(tǒng)的點式傳感器存在著如下局限性：(1)由于不連續(xù)測量，其檢測結果無法整體反映立井井壁的變形特征，存在漏檢；(2)井壁混凝土內(nèi)安裝電子元器件時，由于傳感器與傳導線的交接處易發(fā)生接觸不良、斷裂而使檢測點失效、成活率較低；(3)傳感器在測試時存在著零點漂移、受電磁場干擾靈敏度和精度降低等問題，使測試數(shù)據(jù)失真。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是提供一種結構簡單，能夠直觀的顯示出井壁需修復或維護區(qū)域以及變形量的井筒井壁變形自動測量儀。為此，現(xiàn)提出如下技術方案：

一種井筒井壁變形自動測量儀，包括多點式環(huán)形激光測距儀和三維數(shù)據(jù)分析模擬器，所述多點式環(huán)形激光測距儀包括環(huán)形發(fā)射托架、設在環(huán)形發(fā)射托架中部的激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器和供電電池，所述環(huán)形發(fā)射托架上設有若干個激光發(fā)射接收器，所述激光發(fā)射接收器可在豎直方向上、下旋轉，旋轉角度為0-90°，并且每兩個激光發(fā)射接收器之間呈1-5°夾角，所述激光發(fā)射接收器發(fā)射激光到井壁表面，然后接收井壁表面反射回的光并將接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊す鈹?shù)據(jù)反饋接收存儲器，所述激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器將接收到的測量數(shù)據(jù)按坐標的形式存儲；所述三維數(shù)據(jù)分析模擬器對激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進行讀取，生成井壁三維模型。

對上述方案的進一步改進，所述激光發(fā)射接收器通過旋轉鉸鏈安裝在環(huán)形發(fā)射托架上。

對上述方案的進一步改進，所述激光發(fā)射接收器的個數(shù)為72-360。

對上述方案的進一步改進，所述激光發(fā)射接收器的發(fā)射范圍為1-2km。

對上述方案的進一步改進，所述激光發(fā)射接收器與三維數(shù)據(jù)分析模擬器都是通過無線發(fā)射模塊與激光數(shù)反饋接收存儲器進行數(shù)據(jù)傳輸。

對上述方案的進一步改進，所述多點式環(huán)形激光測距儀下方設有三腳支架。

相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明采用激光發(fā)射接收器作為探測井壁變形的傳感器，首先當激光照射到井壁表面，井壁表面反射的光會被激光發(fā)射接收器所接收，繼而將井壁表面各個點的測量數(shù)據(jù)傳遞到存儲模塊，將數(shù)據(jù)以坐標的形式存儲，繼而三維數(shù)據(jù)分析模擬器將所有的數(shù)據(jù)繪制成井壁的三維模型，由三維模型可以清晰的表示井壁表面的情況，繼而以實現(xiàn)事故情況為發(fā)生時，及時對井壁進行修復，以確保井下工作人員的人身安全，并且本發(fā)明不需要提前在井筒內(nèi)布線，結構簡單，在實際測量的過程中，操作簡單，只要打開激光發(fā)射接收器，即可完成井壁測量，前期不需要花費人力和財力去布線，并且本發(fā)明所述的多點式激光測距儀不會對井壁造成破壞，當測量完成就可以直接拿走，保持井壁的完整性。

(2)本發(fā)明采用激光發(fā)射接收器來測量井壁變形量，數(shù)據(jù)相較傳統(tǒng)的應變式傳感器，其數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，因為布置的激光發(fā)射接收器多，可以全方面的測量井壁的形變量，不會發(fā)生漏檢的情況，并且激光發(fā)射接收器的發(fā)射范圍為1-2km，適合各種礦井的探測。

(3)本發(fā)明所述的激光發(fā)射接收器是通過旋轉鉸鏈布置在環(huán)形托架上，激光發(fā)射接收器可通過旋轉鉸鏈在0-90°內(nèi)上、下旋轉，使探測的數(shù)據(jù)更為精確。

附圖說明

圖1本發(fā)明所述的一種井筒井壁變形自動測量儀的多點式環(huán)形激光測距儀的結構示意圖。

圖2本發(fā)明所述的一種井筒井壁變形自動測量儀的三維數(shù)據(jù)分析模擬器的結構示意圖。

圖3本發(fā)明所述的井筒井壁變形自動測量儀現(xiàn)場使用模擬圖。

附圖說明：環(huán)形發(fā)射托架-1；激光發(fā)射接收器-2；旋轉鉸鏈-3；激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器-4；三角支架-5；三維數(shù)據(jù)分析模擬器-6；井壁-7；井底-8；激光束-9。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的技術方案。

本發(fā)明的井筒井壁變形自動測量儀，包括如附圖1-3所示的多點式環(huán)形激光測距儀和如圖2所示的三維數(shù)據(jù)分析模擬器6，所述多點式環(huán)形激光測距儀包括環(huán)形發(fā)射托架1、設在環(huán)形發(fā)射托架1中部的激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器4和供電電池，所述環(huán)形發(fā)射托架1上設有72-360個激光發(fā)射接收器2，并且每兩個激光發(fā)射接收器2之間呈有1-5°夾角，可全方位的測量井壁7表面的形變量，所述激光發(fā)射接收器2發(fā)射激光束9到井壁7表面，然后接收井壁7表面反射回的光并將接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊す鈹?shù)據(jù)反饋接收存儲器4，所述激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器4將接收到的測量數(shù)據(jù)按坐標的形式存儲；所述三維數(shù)據(jù)分析模擬器6對激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器4內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進行讀取，所述三維數(shù)據(jù)分析模擬器是一種上位機，可根據(jù)探測得到的井壁表面的數(shù)據(jù)，繪制成井壁7的三維模型。由三維數(shù)據(jù)分析模擬器6生成的三維模型可以清晰的表示井壁7表面的情況，繼而以實現(xiàn)事故情況為發(fā)生時，及時對井壁進行修復，以確保井下工作人員的人身安全，并且本發(fā)明不需要提前在井筒內(nèi)布線，結構簡單，在實際測量的過程中，操作簡單，只要打開激光發(fā)射接收器2，即可完成井壁測量，前期不需要花費人力和財力去布線，并且本發(fā)明所述的多點式激光測距儀不會對井壁造成破壞，當測量完成就可以直接拿走，保持井壁的完整性。

在本實施例中，所述激光發(fā)射接收器2通過旋轉鉸鏈3安裝在環(huán)形發(fā)射托架1上，激光發(fā)射接收器2可通過旋轉鉸鏈3在豎直方向上0-90°內(nèi)上、下旋轉，使探測的數(shù)據(jù)更為精確。

在本實施例中，所述激光發(fā)射接收器2的發(fā)射范圍為1-2km。采用激光發(fā)射接收器2來測量井壁變形量，數(shù)據(jù)相較傳統(tǒng)的應變式傳感器，其數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，因為布置的激光發(fā)射接收器多，可以全方面的測量井壁的形變量，不會發(fā)生漏檢的情況，并且激光發(fā)射接收器2的發(fā)射范圍為1-2km，國際(國內(nèi))煤礦井筒深度最大預計2000米以內(nèi)，所以所選用的激光發(fā)射接收器2適合各種礦井的探測。

在本實施例中，所述激光發(fā)射接收器2與三維數(shù)據(jù)分析模擬器6都是通過無線發(fā)射模塊與激光數(shù)反饋接收存儲器4進行數(shù)據(jù)傳輸。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種井筒井壁變形自動測量儀及其工作方法，涉及井筒變形檢測技術領域，包括多點式環(huán)形激光測距儀和三維數(shù)據(jù)分析模擬器，所述多點式環(huán)形激光測距儀包括環(huán)形發(fā)射托架、設在環(huán)形發(fā)射托架中部的激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器和供電電池，所述環(huán)形發(fā)射托架上設有若干個激光發(fā)射接收器，所述激光發(fā)射接收器發(fā)射激光到井壁表面，然后接收井壁表面反射回的光并將接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊す鈹?shù)據(jù)反饋接收存儲器并按坐標的形式進行存儲；所述三維數(shù)據(jù)分析模擬器對激光數(shù)據(jù)反饋接收存儲器內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進行讀取，生成井壁三維模型。本發(fā)明是一種結構簡單，能夠直觀的顯示出井壁需修復或維護區(qū)域以及變形量的井筒井壁變形自動測量儀。

技術研發(fā)人員：張若祥;辛恒奇;孫廣京;趙健;李先峰;徐栓祥;周建;呂偉魁
受保護的技術使用者：新汶礦業(yè)集團有限責任公司
技術研發(fā)日：2017.04.18
技術公布日：2017.07.14