一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统及其采集方法技术方案

本发明专利技术涉及一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统及其采集方法，包括能连续监测巷道顶板裂隙发育过程的高清摄像头、高强透明保护管、锚固段、固定段和分段连接杆，所述高强透明保护管的前端与锚固段固连，后端与固定段螺纹连接，锚固段通过锚固剂固定于钻孔底部，实现高强透明保护管在钻孔内的固定；所述高清摄像头与分段连接杆活动连接，能够在分段连接杆的作用下沿高强透明保护管移动，或稳固地留置在高强透明保护管内，监测裂隙的发育过程，此时，固定段与高强透明保护管连接，将其管体封堵。该设备配合巷道围岩窥视仪在使用过程中可一次长时间对顶板特定裂隙进行动态影像采集，克服了实际工程中不能对顶板裂隙动态扩展进行可靠数据采集的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统及其采集方法
本专利技术涉及矿山巷道工程用具领域，特别涉及一种可以连续对顶板裂隙动态扩展影像进行数据采集的煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统及其采集方法。
技术介绍
巷道顶板是巷道围岩顶部的统称。回采巷道顶板作为掘进中遇见的煤岩体是赋存于一定地质环境中的复杂地质体，它的特点之一是煤岩体内含有节理、层理等多种裂隙，致使煤岩体成为不连续体。受巷道围岩高应力、采动应力等复杂环境的影像，裂隙会扩展。裂隙的扩展方式及规模大小在很大程度上决定着巷道顶板的变形破坏特征，因此如何及时有效的获得顶板裂隙的动态扩展过程影像对于掌握裂隙扩展与顶板围岩变形破坏规律是一个关键。目前常用的围岩裂隙影像采集是巷道围岩窥视仪，该窥视仪是通过窥视探头深入钻孔进行数据采集，然而该方法有两个明显的问题：一是由于围岩钻孔缺少有力的保护，在软弱破碎围岩中经常出现钻孔坍塌的情形，严重影响窥视探头的进入而影响数据的采集；二是由于窥视仪自身电能的限制、探头有效的位置固定等原因，使得该窥视仪很难固定在特定位置进行长时间的数据收集。由于这两个问题的限制，利用窥视仪进行钻孔围岩裂隙数据采集时不仅耗时耗力，而且不能长时间对裂隙动态扩展进行连续的数据收集，只能对其某一时间点的裂隙状态进行数据采集，如此也就失去了掌握裂隙扩展与围岩破坏特征之间的规律掌握基础。综上所述，对巷道围岩裂隙动态扩展过程影像采集的问题依旧没有得到解决，对于解决相关依此为基础的科学问题是一个严重的缺憾，因此该问题迫切需要得到解决。
技术实现思路
为解决巷道顶板裂隙动态扩展影像采集的技术问题，本专利技术提供了一种可以连续对顶板裂隙动态扩展影像进行数据采集的煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统及其采集方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，包括能连续监测巷道顶板裂隙发育过程的高清摄像头、高强透明保护管、锚固段、固定段和分段连接杆，所述高强透明保护管的前端与锚固段固连，后端与固定段螺纹连接，锚固段通过锚固剂固定于钻孔底部，实现高强透明保护管在钻孔内的固定；所述高清摄像头与分段连接杆活动连接，能够在分段连接杆的作用下沿高强透明保护管移动，或稳固地留置在高强透明保护管内，监测裂隙的发育过程，此时，固定段与高强透明保护管连接，将其管体封堵。所述弹性壳体直径稍大于高强度透明管的内径，具有压缩后回弹的能力，保证高清摄像头牢稳的卡在高强透明保护管的任意位置。所述高清摄像头包括摄像头本体、电池、弹性壳体和连接端；所述弹性壳体为圆筒状结构，其一端密封，一端开口，连接端设置在密封端外部；弹性壳体的腔体内，位于密封端安装有电池，开口端安装摄像头本体，电池为摄像头本体供电。所述弹性壳体的密封端腔体内设置电池室，开口端设置摄像机室，两个室相对独立；电池室的顶面和底面设置导电夹层，上部的导电夹层连接正极线，下部的导电夹层连接负极线，正、负极线的另一端分别连接摄像机本体的正、负极，中间部分涂有绝缘胶；摄像机室的底面设置弹性垫圈，摄像机本体安装在摄像机室内。所述摄像头本体自带电源和存储器。所述摄像头本体带有微型LED灯，为摄像头在黑暗环境中提供光亮保证其正常工作。所述的微型LED灯是一个薄导电材质圈层，其内部镶嵌有8个LED灯。所述的高强透明保护管是一段具有高强度、透明且具有刻度尺的石英玻璃管，一方面插入钻孔可以保护钻孔坍塌，为高清摄像头提供稳定的拍摄空间；另一方面可以对裂隙宽度进行测量。所述高强透明保护管、锚固段以及固定段连接后形成一个等直径组合杆体。所述高清摄像头通过连接端与分段连接杆螺纹连接；分段连接杆的各段杆体螺纹连接。所述固定段与锚杆钻机连接。本专利技术配设围岩窥视仪，用于探测顶板裂隙，为高清摄像头的安装定位提供依据。一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统的采集方法，其步骤为：1）利用锚杆钻机在巷道顶板合适的位置进行钻孔开挖，然后将钻孔进行清洗干净；2）将锚固段插入高强透明玻璃管非螺纹端用502胶水固定牢靠，将固定段拧入高强透明玻璃管螺纹端固定牢靠；3）将锚固剂放入钻孔，利用步骤2组装好的组合杆将锚固剂顶入钻孔底部，然后将固定段插入锚杆钻机，开动钻机旋转搅碎锚固剂进行锚固安装；4）拆掉钻机，拧下固定段，将巷道围岩窥视仪摄像头插入高强透明玻璃管内寻找合适的观测裂隙并标记位置深度；5）将高清摄像头与分段连接杆通过螺纹连接，利用分段连接杆将高清摄像头推入高强透明玻璃管至步骤4标记的位置，拧下分段连接杆；6）重新拧紧固定段，即完成煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统的安装。7）经过三天后，利用分段连接杆取出高清摄像头，更换内置储存卡，对已采集数据进行整理，继续下一步数据采集。本专利技术的有益效果是：结构设计合理，易于被理解与现场安装应用；该设备配合巷道围岩窥视仪在使用过程中可一次长时间对顶板特定裂隙进行动态影像采集，克服了实际工程中不能对顶板裂隙动态扩展进行可靠数据采集的问题；整套设备容易操作，安装后可自行进行数据采集，不会过多的耗时耗力。附图说明图1为本专利技术的实施例结构示意图。图2为本专利技术安装高清摄像头时的结构示意图。图3为本专利技术的高清摄像头结构示意图。图4为本专利技术的高清摄像头内部结构示意图。图5为本专利技术中高清摄像头与分段连接杆连接示意图。图6为本专利技术中锚固段、高强透明保护管和固定段连接结构示意图。图中,1.锚固段，2.高强透明保护管，3.固定段，4.分段连接杆，5.高清摄像头，5-1.弹性壳体，5-11.电池室，5-12.摄像机室，5-13.导电夹层，5-14.弹性垫圈，5-2.连接端、5-3.摄像头本体，5-31.摄像机镜头，5-32.LED灯，5-4.电池，5-5.正极线，5-6.负极线，6.钻孔。具体实施方式下面结合附图1以及具体实施例对本专利技术进行详细的说明。如图1和图2所示，一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，包括能连续监测巷道顶板裂隙发育过程的高清摄像头5、高强透明保护管2、锚固段1、固定段3和分段连接杆4，所述高强透明保护管2的前端与锚固段1固连，后端与固定段3螺纹连接，锚固段1通过锚固剂固定于钻孔6底部，实现高强透明保护管2在钻孔6内的固定；所述高清摄像头5与分段连接杆4活动连接，能够在分段连接杆4的作用下沿高强透明保护管2移动，或稳固地留置在高强透明保护管2内，监测裂隙的发育过程，此时，固定段3与高强透明保护管2连接，将其管体封堵。所述的高强透明保护管2是一段具有高强度、透明且具有刻度尺的石英玻璃管，一方面插入钻孔6可以保护钻孔坍塌，为高清摄像头5提供稳定的拍摄空间；另一方面可以对裂隙宽度进行测量。所述高强透明保护管2、锚固段1以及固定段3连接后形成一个等直径组合杆体。所述固定段与锚杆钻机连接。如图3和图4所示，所述弹性壳体5-1直径稍大于高强度透明管2的内径，具有压缩后回弹的能力，保证高清摄像头5-1牢稳的卡在高强透明保护管2的任意位置。所述高清摄像头5-1包括摄像头本体5-3、电池5-4、弹性壳体5-1和连接端5-2；所述弹性壳体5-1为圆筒状结构，其一端密封，一端开口，连接端5-2设置在密封端外部；弹性壳体5-1的腔体内，位于密封端安装有电池5-4，开口端安装摄像头本体5-3，电池5-4为摄像头本体5-3供电。所述摄像头本体5-3也可以自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，其特征在于，包括能连续监测巷道顶板裂隙发育过程的高清摄像头、高强透明保护管、锚固段、固定段和分段连接杆，所述高强透明保护管的前端与锚固段固连，后端与固定段螺纹连接，锚固段通过锚固剂固定于钻孔底部，实现高强透明保护管在钻孔内的固定；所述高清摄像头与分段连接杆活动连接，能够在分段连接杆的作用下沿高强透明保护管移动；或稳固地留置在高强透明保护管内监测裂隙的发育过程，此时，固定段与高强透明保护管连接，将其管体封堵。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，其特征在于，包括能连续监测巷道顶板裂隙发育过程的高清摄像头、高强透明保护管、锚固段、固定段和分段连接杆，所述高强透明保护管的前端与锚固段固连，后端与固定段螺纹连接，锚固段通过锚固剂固定于钻孔底部，实现高强透明保护管在钻孔内的固定；所述高清摄像头与分段连接杆活动连接，能够在分段连接杆的作用下沿高强透明保护管移动；或稳固地留置在高强透明保护管内监测裂隙的发育过程，此时，固定段与高强透明保护管连接，将其管体封堵。2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，其特征在于，所述弹性壳体直径稍大于高强度透明管的内径，具有压缩后回弹的能力，保证高清摄像头牢稳的卡在高强透明保护管的任意位置。3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，其特征在于，所述高清摄像头包括摄像头本体、电池、弹性壳体和连接端；所述弹性壳体为圆筒状结构，其一端密封，一端开口，连接端设置在密封端外部；弹性壳体的腔体内，位于密封端安装有电池，开口端安装摄像头本体，电池为摄像头本体供电。4.根据权利要求3所述的一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，其特征在于，所述弹性壳体的密封端腔体内设置电池室，开口端设置摄像机室，两个室相对独立；电池室的顶面和底面设置导电夹层，上部的导电夹层连接正极线，下部的导电夹层连接负极线，正、负极线的另一端分别连接摄像机本体的正、负极，中间部分涂有绝缘胶；摄像机室的底面设置弹性垫圈，摄像机本体安装在摄像机室内。5.根据权利要求3所述的一种煤矿巷道顶板裂隙扩展影像采集系统，其特征在于，所述摄像头本体带有微型LED灯，为摄像头在黑暗环境中提供光亮保证其正常工作，所述的微型LED灯是一个薄导电材质圈层，其内...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭罡业，郭玉，陈秀清，王延庆，张前进，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32