礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型一種礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置，屬于煤礦開采動力災(zāi)害預(yù)測評價領(lǐng)域，本實用新型將煤巖應(yīng)力、煤巖地音、煤巖電場、煤巖溫度、煤體解吸瓦斯傳感器集成為一體化探頭與動力災(zāi)害分析器構(gòu)成礦山動力災(zāi)害預(yù)警裝置，該裝置既能預(yù)測動力災(zāi)害類型、級別，同時也能評價防治措施的解危效果，達到有效預(yù)防礦山動力災(zāi)害的目的，時一體化預(yù)警裝置低能耗、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾性強，對減少礦山動力災(zāi)害引起的安全事故、提高回采巷道的安全性具有重大意義。
【專利說明】礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤礦開采動力災(zāi)害預(yù)測評價領(lǐng)域，具體涉及一種礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤與瓦斯突出、沖擊地壓是煤礦生產(chǎn)中遇到的最嚴重動力災(zāi)害。煤與瓦斯突出發(fā)生時，井下煤體向巷道或采場拋出大量煤炭、噴出大量瓦斯；沖擊地壓發(fā)生時，井下巷道或采掘工作面被迅猛破壞，破壞時間僅幾秒到十幾秒，破壞范圍可達幾百米，拋射出煤炭可達幾萬噸。截至2012年底我國已有煤與瓦斯突出礦井1141個，沖擊地壓礦井142個，隨著我國能源需求量的增加和開采強度的不斷加大，未來幾年我國大部分礦井將進入深部開采階段。深部煤與瓦斯突出礦井若發(fā)生沖擊地壓，可能誘發(fā)破壞性更大的煤與瓦斯突出，甚至引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸等次生災(zāi)害，表現(xiàn)為兩種災(zāi)害互相影響；在采取常規(guī)煤與瓦斯突出防治措施后，若單純按煤與瓦斯突出煤層危險評價方法，已判定為安全的煤層，可能發(fā)生沖擊地壓-煤與瓦斯突出復(fù)合動力災(zāi)害(以下簡稱復(fù)合型動力災(zāi)害)，造成大量設(shè)備損壞及人員傷亡，表現(xiàn)為兩種動力災(zāi)害相互復(fù)合。所以，隨著礦井進入深部開采后，兩種動力災(zāi)害互為共存，互相影響，相互復(fù)合，使煤礦動力災(zāi)害更加復(fù)雜，預(yù)測防治更加困難。因而研究礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置成為實現(xiàn)沖擊地壓和煤與瓦斯突出礦井深部煤炭安全高效開采的重大需求。
[0003]目前，我國在預(yù)測沖擊地壓煤巖動力災(zāi)害方面主要有鉆屑法預(yù)測、微震預(yù)測、地音預(yù)測、電磁輻射預(yù)測，聲發(fā)射預(yù)測等，在預(yù)測煤與瓦斯突出煤巖動力災(zāi)害方面主要有鉆屑法預(yù)測、瓦斯壓力預(yù)測、煤體溫度法預(yù)測、聲發(fā)射預(yù)測、電磁輻射預(yù)測等。由于沖擊地壓和煤與瓦斯突出的隨機性、突發(fā)性和復(fù)合性，以及破壞形式的多樣性、使得沖擊地壓和煤與瓦斯突出的預(yù)測工作變得極為困難復(fù)雜，單憑沖擊地壓和煤與瓦斯突出預(yù)測的獨立預(yù)測研究或單一方法是不可靠的，應(yīng)根據(jù)礦井具體情況，集中盡可能多的監(jiān)測手段進行綜合分析預(yù)測。
[0004]煤巖應(yīng)力、煤巖破裂輻射地音振時和解吸瓦斯流動輻射地音振時、煤巖破裂輻射電場和解吸瓦斯流動輻射電場、煤巖破裂輻射溫度和解吸瓦斯輻射溫度和煤體解吸瓦斯含量五種監(jiān)測信息相互驗證，雖然都能反映動力災(zāi)害信息，但其監(jiān)測的物理信息又有區(qū)別:煤巖應(yīng)力反映的是煤巖受力狀態(tài)，但對煤巖瓦斯狀態(tài)不敏感；煤巖破裂輻射地音振時和解吸瓦斯流動輻射地音振時可反映煤巖受力破裂和瓦斯壓力，但對煤巖彈性應(yīng)力階段的變化反映不敏感，敏感程度和特征也不同；煤巖電場反映的是煤巖破裂程度和瓦斯運移帶來的電荷感應(yīng)變化，但對煤巖彈性應(yīng)力階段的變化反映不敏感，敏感程度和特征也不同；煤巖溫度反映的是煤巖破裂輻射溫度和解吸瓦斯輻射的溫度變化，但對煤巖應(yīng)力的變化反映不敏感；煤體解吸瓦斯含量反映的是煤層瓦斯壓力變化，但對煤體的應(yīng)力狀態(tài)反應(yīng)不敏感。所以煤巖應(yīng)力、煤巖破裂輻射地音振時和解吸瓦斯輻射地音振時、煤巖破裂輻射電場和解吸瓦斯流動輻射電場、煤巖破裂輻射溫度和解吸瓦斯輻射溫度、煤體解吸瓦斯含量五種物理信息相互補充相互驗證，增加了評價煤與瓦斯突出、沖擊地壓以及復(fù)合型動力災(zāi)害可靠性和可信度。同理，煤巖應(yīng)力、煤巖破裂輻射地音振時和解吸瓦斯流動輻射地音振時、煤巖破裂輻射電場和解吸瓦斯流動輻射電場、煤巖破裂輻射溫度和解吸瓦斯輻射溫度、解吸瓦斯含量五種信息監(jiān)測不能被其它監(jiān)測儀器代替。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出一種礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置，以達到自動評價動力災(zāi)害類型、級別，同時也能評價防治措施的解危效果、提高回采巷道的安全性、簡化裝置結(jié)構(gòu)和體積同時提高抗干擾性的目的。
[0006]—種礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置,包括煤巖應(yīng)力傳感器、煤巖地音傳感器、煤巖電場傳感器、煤巖溫度傳感器、煤巖瓦斯傳感器、信號調(diào)理器、微處理器、鍵盤、顯示器和報警器；所述的煤巖應(yīng)力傳感器的輸出端、煤巖地音傳感器的輸出端、煤巖電場傳感器的輸出端、煤巖溫度傳感器的輸出端、煤巖瓦斯傳感器輸出端分別通過信號調(diào)理器連接微處理器的五路輸入端，微處理器的另一路輸入端連接鍵盤的輸出端，微處理器的一路輸出端連接顯示器的輸入端，微處理器的另一路輸出端連接報警器的輸入端。
[0007]本實用新型優(yōu)點:
[0008]1、本實用新型將煤巖應(yīng)力、煤巖地音、煤巖電場、煤巖溫度、煤體解吸瓦斯傳感器集成為一體化探頭與動力災(zāi)害分析器構(gòu)成礦山動力災(zāi)害預(yù)警裝置，該裝置既能預(yù)測動力災(zāi)害類型、級別，同時也能評價防治措施的解危效果，達到有效預(yù)防礦山動力災(zāi)害的目的，對減少礦山動力災(zāi)害引起的安全事故、提高回采巷道的安全性具有重大意義。
[0009]2、根據(jù)煤巖應(yīng)力不同、煤巖破裂輻射地音振時和解吸瓦斯流動輻射地音振時不同、煤巖破裂輻射電場和解吸瓦斯流動輻射電場不同、煤巖破裂輻射溫度和解吸瓦斯輻射溫度變化不同和煤體解吸瓦斯含量不同，給出評價參量和評價指標。
[0010]3、采取層次多元自動分析，判斷動力災(zāi)害類型和危險級別，裝置實用易行，不需人工干預(yù)具有自動分析的能力。
[0011]4、動力災(zāi)害分析器是能夠?qū)崿F(xiàn)對五種參數(shù)數(shù)據(jù)采集、特征參數(shù)提取、數(shù)據(jù)融合及綜合預(yù)警的儀器，通過提取沖擊地壓、煤與瓦斯突出以及復(fù)合型動力災(zāi)害的特征信息，應(yīng)用層次分析法，對多個傳感器的數(shù)據(jù)信息進行融合處理，實現(xiàn)對沖擊地壓、煤與瓦斯突出以及復(fù)合型動力災(zāi)害的分類、分級綜合評定功能，同時一體化預(yù)警裝置低能耗、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種實施例的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2為本實用新型一種實施例的信號調(diào)理器電路圖；
[0014]圖3為本實用新型一種實施例的微處理器電路圖；
[0015]圖4為本實用新型一種實施例的回采工作面探頭布置示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型一種實施例做進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置，包括煤巖應(yīng)力傳感器、煤巖地音傳感器、煤巖電場傳感器、煤巖溫度傳感器、煤巖瓦斯傳感器、信號調(diào)理器、微處理器、鍵盤、顯不器和報警器；所述的煤巖應(yīng)力傳感器的輸出端、煤巖地音傳感器的輸出端、煤巖電場傳感器的輸出端、煤巖溫度傳感器的輸出端、煤巖瓦斯傳感器輸出端分別通過信號調(diào)理器連接微處理器的五路輸入端，微處理器的另一路輸入端連接鍵盤的輸出端，微處理器的一路輸出端連接顯示器的輸入端，微處理器的另一路輸出端連接報警器的輸入端。
[0018]本實用新型實施例中，煤巖應(yīng)力傳感器采用應(yīng)變片，煤巖地音傳感器采用CZ9300防爆一體化振動變送器，煤巖電場傳感器采用申請?zhí)枮?00810013033.4專利中的巖體電荷福射測試儀，煤巖溫度傳感器米用0S36SM系列傳感器,煤巖瓦斯傳感器米用SJH-5型號的紅外甲烷傳感器；如圖2所示，上述五個傳感器的輸出端分別連接五個信號調(diào)理器的五個輸入端SIN-1N，五個信號調(diào)理器的五個輸出端SIN_0UT依次連接微處理器的P6.1/A1(96)、Ρ6.2/Α2 (97)、Ρ6.3/Α3 (1)、Ρ6.4/Α4 (2)、Ρ6.5/Α5 (3);如圖 3 所示，所述的微處理器采用的型號為MSP430F449IZP ;微處理器的輸入端Pl.0?Pl.7 (80?87)依次連接鍵盤的輸出端；微處理器的輸出端Ρ2.0 (79)連接蜂鳴器的輸入端；微處理器的輸出端12?26,52?55連接顯示器的輸入端，所述的顯示器采用IXD048型顯示器；本實用新型實施例中，還設(shè)置有AT45DB041B-SI型號存儲器，連接微處理器的46?49端口 ；微處理器還設(shè)置有外圍電路，包括電源、時鐘和數(shù)據(jù)傳輸接口。
[0019]本實用新型實施例中，如圖4所示，當回采巷道形成后，向運輸順槽和回風順槽內(nèi)幫煤體打鉆，孔徑130mm，孔深10m，孔間隔20m ;在孔底安裝復(fù)合型一體化監(jiān)測探頭(傳感器)，探頭通過信號調(diào)理器連接微處理器，安裝完畢后打開電源，進行數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山動力災(zāi)害一體化預(yù)警裝置，其特征在于:包括煤巖應(yīng)力傳感器、煤巖地音傳感器、煤巖電場傳感器、煤巖溫度傳感器、煤巖瓦斯傳感器、信號調(diào)理器、微處理器、鍵盤、顯不器和報警器；所述的煤巖應(yīng)力傳感器的輸出端、煤巖地音傳感器的輸出端、煤巖電場傳感器的輸出端、煤巖溫度傳感器的輸出端、煤巖瓦斯傳感器輸出端分別通過信號調(diào)理器連接微處理器的五路輸入端，微處理器的另一路輸入端連接鍵盤的輸出端，微處理器的一路輸出端連接顯示器的輸入端，微處理器的另一路輸出端連接報警器的輸入端。
【文檔編號】E21F17/18GK203452852SQ201320527436
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】潘一山, 羅浩, 李祁, 李忠華, 李國臻, 尹萬蕾, 邱兆云, 鄭文紅 申請人:遼寧工程技術(shù)大學