[实用新型]用于地下超大复杂空区群的探测过程的悬吊装置

说明书

本实用新型公开了一种用于地下超大复杂空区群的探测过程的悬吊装置，包括上下两个钢丝支撑固定装置、连接于上下两个钢丝支撑固定装置之间的悬吊钢丝绳、设置于悬吊钢丝绳上的滑动装置、固定连接于滑动装置下端的悬吊箱连接杆及设置于悬吊箱连接杆下方的扫描设备悬吊箱，滑动装置连接有牵引绳，扫描设备悬吊箱包括悬吊箱及设置于悬吊箱内的PLC控制器、蓄电池、电机、竖直行星齿轮、水平行星齿轮及连接轴，电机依次通过竖直行星齿轮、水平行星齿轮与连接轴连接，连接轴与悬吊箱之间设置有轴承，连接轴的上端与悬吊箱连接杆固定连接，悬吊箱内设置有扫描设备固定座，悬吊箱正对扫描设备的镜头设置有开口。它无测量盲区，可实现全方位探测。

技术领域

本实用新型涉及金属及非金属矿山地下探测技术领域，具体涉及一种用于地下超大复杂空区群的探测过程的悬吊装置。

背景技术

矿产资源地下开采过程中，依据开采过程中地压管理方式的不同，划分为三大类采矿方法。其中，空场采矿法是一种将矿块划分为矿房和矿柱，然后通过矿柱的支撑和顶板自身稳定来保持开采过程安全的采矿方法。因此，采用空场法对矿产资源开采后，将会留下大量的采空区。部分矿山将矿柱作为永久损失以保证采空区的长期稳定；另有部分矿山为了充分利用矿产资源将部分矿柱进行回收(回收同中段两个矿房间的间柱)，导致采空区在水平方向上联通；还有部分矿山回收了顶底柱，导致采空区在垂直方向上贯通，如此形成了超大复杂的采空区群。无论矿柱是否回收，如果空区没有崩落和填充，随着空区形成时间的增长，空区都会发生变形与破坏，空区内的情况变得非常复杂。

形成的超大复杂采空区，由于暴露面积大，悬顶高度大，采空区极易失稳，造成空区垮塌。空区的突然垮塌，大量围岩突然冒落，极易导致地表大面积的沉陷，造成地表人员、财产的重大损失。同时大量围岩的突发冒落，形成巨大的冲击波和振动波，将对地下采矿作业人员、设备带来巨大的风险。如发生在2015年12月的山东平邑石膏矿坍塌事故，导致地表4.0级地震，造成较大的人员财产损失。据初步统计，截止到2015年底，全国金属非金属地下矿山共有采空区12.8亿立方米，分布于全国28个省(市、区)。因此，国家安全生产监督管理总局在2016年7月发布了《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》，要求在2018年前基本摸清我国金属非金属地下矿山采空区规模和分布状况，建立金属非金属地下矿山采空区基础档案。建立采空区基础档案的前提是探明空区的分布与空区的体积、形状等参数，为空区稳定性分析和治理措施的选择提供清楚的基础资料。

复杂超大空区群内部由于冒落、垮塌等问题导致其情况变得十分复杂。空区底板由于积水或者围岩冒落，测量人员不能直接进入空区，开展测量工作。当前空区探测主要借助激光三维连续扫描设备，如加拿大OPTIC公司的CMS设备(Cavity Monitor System)。CMS设备工作时，通过架设设备自带的伸缩杆和支架，将CMS的探头伸入到空区内部，由于杆长所限，仅能深入空区2-4m左右。CMS设备的工作原理为连续发射激光并接收到岩壁反射回来的激光，根据激光传播的时差确定被探测物体的位置。由于设备工作受限于机械结构，一般激光探测装置的探测范围为0-290°，并不能实现360°无遮挡全面扫描。且由于空区内部存在矿柱、冒落、遗留的矿堆，或者空区走向发生转折时，致使该方式所能探测的范围受到较大的限制。即使通过多个测点开展不同方位测量，由于测量位置及方向限制，对复杂空区群探测时，往往也会存在很多区域探测不到，造成扫描结果部分缺失。专利(CN201510045331.1)提出用三脚架代替设备自带的支架进行扫描装置架设的工作方式，使得狭小空间中原本不能架设探测支架的情况下(如漏斗口或底部结构中向空区探测时)，用三脚架来替代支架，弥补了测站缺失导致数据不全的情况，但该方法并没有从根本上改变被探测物体遮挡和数据缺失的情况。此外，CALS等超小型激光扫描设备可以通过钻孔等方式将探头下放入空区进行探测，但该方法受限于钻孔的位置和朝向，对于敞开式复杂空区探测结果同样存在上述两种方式的问题。总之，当前基于三维激光扫描的采空区的探测方式在对复杂超大采空区群进行探测时均存在着探测对象遮挡，探测站点架设困难，探测数据缺失导致探测结果不准确等问题。