[发明专利]一种采空区三维激光扫描系统钻孔内输送装置及使用方法

说明书

本发明提供一种采空区三维激光扫描系统钻孔内输送装置及使用方法，属于采矿技术领域。该装置包括外套管、内撑管、固定螺杆和牵引绳，外套管内侧设置外套管滑轨，内撑管外表面设置内撑管滑动槽，内撑管滑动槽与外套管滑轨相对应，外套管和内撑管的顶部分别设置外套管顶部滑轮和内撑管顶部滑轮，分别为牵引绳一和牵引绳二提供滑动轨道，三维激光探测仪通过固定螺杆固定在内撑管中。该装置通过外套管和内撑管的配合使用，可实现钻孔采空区三维激光扫描设备的长距离、任意角度的输送及回收，安全性高，可充分保证三维激光扫描设备的安全。该装置部件采用轻质材料制作，重量轻，强度高，成本低，使用方便。

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，特别是指一种采空区三维激光扫描系统钻孔内输送装置及使用方法。

背景技术

采空区是地下矿山开采过程中，将矿体开采后形成的空间，经过几十年的大规模开采，已形成了数百亿立方米的采空区，严重威胁了矿山生产安全，已成为矿山的重大危险源之一，国家安监总局明文规定应及时处理采空区，而准确发现采空区并进行有效探测是进行采空区探测的关键前提。

目前主要的探测手段包括物理探测法及三维激光扫描探测法，物理探测法主要通过对采空区的电阻率、振动波或电磁的传播信息进行检测，从而实现采空区的探测，但探测精度较低，无法精确得到采空区的位置及形状，通常还需要通过钻孔进行验证。三维激光扫描探测法则可准确的获得采空区的空间形态数据，并可进行实时的三维建模，且具有强大的后处理能力，实现采空区三维精细建模与数字化分析，但需要将三维激光扫描设备送入采空区内才可实现。

对于存在明确通道的采空区，人员可直接携带或通过其他装置将设备送入采空区内进行扫描，但由于地下开采方法的不同及复杂性，通常存在大量的隐伏采空区，这些采空区没有明确通道，需施工人工通道沟通采空区，此时如何将三维激光设备送入采空区并安全回收成为隐伏采空区三维激光探测的关键。

为实现隐伏采空区的三维激光扫描，主要采用施工钻孔的方法，同时将三维激光扫描设备体积尽量做小，将设备制作成圆柱体，直径不超过50mm，如目前常用的CALS、CSS-200等钻孔式地下采空区三维激光扫描设备。现有技术中公开了一种移动式的三维激光扫描系统，具有功能丰富，高效高精度的优点，但是该系统体积较大，无法通过钻孔输送。现有的采空区三维激光扫描仪的延伸装置，具有灵活、高效、探测效果好的优点，但是该延伸装置未考虑钻孔输送的特殊性，只能通过人工巷道输送。现有的采空区探测装置及系统，可用于连接钻孔式三维激光扫描设备，具有结构简单、可靠的优点，但该装置未考虑钻孔输送的需求。现有的矿山井下采空区探测设备推送装置，通过固定三脚架，将三维激光扫描设备通过车轮输送至采空区内，具有操作简单、效果好，成本低的优点，但该装置同样未考虑钻孔输送的需求。

发明内容

本发明为解决钻孔式采空区三维激光扫描系统输送困难，易发生卡孔，造成设备丢失等问题是提供一种采空区三维激光扫描系统钻孔内输送装置及使用方法，能有效满足探测深度、角度的高要求。

该装置包括外套管、内撑管、固定螺杆和牵引绳，内撑管置于外套管中，外套管内侧设置外套管滑轨，内撑管外表面设置内撑管滑动槽，内撑管滑动槽与外套管滑轨相对应，外套管和内撑管的顶部分别设置外套管顶部滑轮和内撑管顶部滑轮，外套管顶部滑轮和内撑管顶部滑轮为牵引绳提供滑动轨道，三维激光探测仪通过固定螺杆固定在内撑管中。

其中，外套管采用多段拼接的方式通过连接件连接，每段长度为1~1.5m，每段外套管两边距离端部10~20mm处各布置三个螺纹孔一，相邻螺纹孔一之间为120°，螺纹孔一和外套管滑轨间隔布置。

外套管横截面为圆形，直径不小于80mm，外套管壁厚不大于2mm，采用铝合金材料制成。

外套管滑轨有三条，采用光面不锈钢棒制成，相邻两滑轨之间为120°。