一种煤矿巷道顶层压力检测系统.pdf

1、10申请公布号CN102705011A43申请公布日20121003CN102705011ACN102705011A21申请号201210181367922申请日20120604E21F17/1820060171申请人田林地址518000广东省深圳市南山区蛇口半岛A5A单元30172发明人田林54发明名称一种煤矿巷道顶层压力检测系统57摘要本发明公开了一种煤矿巷道顶层压力检测系统包括检测装置、控制分析装置、第一无线发射装置、手持无线控制器，所述检测装置、所述控制分析装置、所述第一无线发射装置一体设置；其中，所述检测装置用锚杆螺母固定在顶板锚杆上，所述检测装置用于监测煤矿巷道顶层压力，所述检测装

2、置将受力情况变成电信号，并把监测到数据传送给控制分析装置；所述控制分析装置把所述检测装置监测到的数据装换成标准的数字信号，并把标准的数字信号传递到所述第一无线发射装置，所述第一无线发射装置将标准的数字信号通过无线方式，发送出去；控制分析装置由中心数据处理单元进行查询，将每个测力单元的数据通过无线传输到中心数据处理单元；各个检测装置之间以及智能单元与井下中心单元之间通过无线接成系统，每255个智能单元合用一个中心单元；井下中心数据单元用电池电源。本发明顶板锚固质量监控系统全程实时在线监控，实现锚杆支护巷道由掘进到回采全过程的顶板定量受力监控。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华

3、人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页1/1页21一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其特征在于包括检测装置、控制分析装置、第一无线发射装置、手持无线控制器，所述检测装置、所述控制分析装置、所述第一无线发射装置一体设置；其中，所述检测装置用锚杆螺母固定在顶板锚杆上，所述检测装置用于监测煤矿巷道顶层压力，所述检测装置将受力情况变成电信号，并把监测到数据传送给控制分析装置；所述控制分析装置把所述检测装置监测到的数据装换成标准的数字信号，并把标准的数字信号传递到所述第一无线发射装置，所述第一无线发射装置将标准的数字信号通过无线方式，发送出去；控制分析装置由中心数据处理单元

4、进行查询，将每个测力单元的数据通过无线传输到中心数据处理单元；各个检测装置之间以及智能单元与井下中心单元之间通过无线接成系统，每255个智能单元合用一个中心单元；井下中心数据单元用电池电源。2根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其特征在于所述手持无线控制器包括显示装置、第二无线接收发射装置、控制按键，第二无线接收发射装置与所述第一无线发射装置配合使用，所述手持无线控制器通过第二无线接收发射装置与所述第一无线发射装置对所述检测装置上的设置数值进行调整。3根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其特征在于煤矿巷道顶层压力检测系统实时监测每个所述检测装置的受力的变化，任何一个

5、监测点的变化实时监控，在系统中设置固定的压力报警点，当监测到的压力超过压力报警点，会优先报警，在所述手持无线控制器的屏幕上示警；在组网测试的多个测量点中，如果无警出现，所述手持无线控制器循环显示各个测试点压力的实际值。4根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其特征在于所述检测装置设置内部设置有自动定时开启关闭模块，所述自动定时开启关闭模块设置周期是124小时，用于实现检测装置的定时关闭和开启，用于实现整个系统的节电效果。5根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其特征在于所述手持无线控制器设置255个测试点，接收半径为01000米。6根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶层压

6、力检测系统，其特征在于所述检测装置是力传感器。7根据权利要求1所述的一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其特征在于所述第二无线接收发射装置与所述第一无线发射装置采用ZIGBEE接收发射装置。权利要求书CN102705011A1/4页3一种煤矿巷道顶层压力检测系统技术领域0001本发明提供一种煤矿井下重大危险源检测、识别及预测、预警的顶层压力检测系统。背景技术0002我国是世界上重大危险源最严重的国家之一，瓦斯、矿压与顶板、煤尘、水、火等重大危险源因素是影响煤矿安全生产的主要因素。提高煤矿重大危险源预警能力，降低重大危险源事故发生率，提高煤矿整体安全管理水平是当前急需解决的重要课题。目前与煤矿安全生产

7、有关的重大危险源检测、识别及预测、预警的应用情况，存在如下问题1对重大危险源的分类模糊，有必要从本质特征上将危险源加以区分，为安全管理提供正确的理论指导；2重大危险源检测覆盖范围窄，以前对煤矿井下重大危险源的检测覆盖范围主要是火、瓦斯和其它有毒有害气体，涉及到水和顶板等重大危险源的在线监测则相对缺乏；3没有建立多专业、多学科集成的重大危险源检测、识别和预警模型，对检测、监测设备获取的海量数据缺乏综合性的数据挖掘，只是一些基于单一专业的简单分析，多年来，相关方法并没有进一步的创新和集成；4没有统一的信息化数据处理平台和网络平台，对相关事故的分析和研究考虑因素较为单一，造成信息无法共享交流、系统操

8、作复杂、预测预报精度低。实际上，与煤矿安全生产有关的数据具有共享的特征，而且对很多安全生产事故的分析和预警必须对不同专业的数据进行综合分析才能得到正确的结果；5煤矿井下是一个特殊的工作环境，有瓦斯等易燃、易爆性气体，有硫化氢等腐蚀性气体，环境潮湿、空间狭小、粉尘大，电磁干扰严重、电网电压波动大，恶劣的环境造成了目前矿用传感器的精度低、使用寿命短等现状；6数据获取设备的实时在线功能弱，目前，除了对瓦斯数据能够实时获取外，其它诸如对水温、矿压、有害气体等监测数据的实时采集技术还没得到普遍使用；7缺乏与信息化相适应的企业管理制度，煤炭企业的管理模式还是为传统的手工管理模式服务的，无法适应信息化管理的

9、需求，不能充分发挥信息技术快速、准确、实时的优点；8数据处理平台及其核心技术没有实质的突破在传统的煤矿安全生产所面临的三大自然灾害瓦斯爆炸、顶板冒顶、水突出，瓦斯爆炸最为人们所熟知和重视，水的防治也随着整排水方案和大功率水泵的出现而有了突破性得进展。但是，顶板冒顶的研究还远远跟不上煤矿安全生产要求。0003现有的煤矿在顶板采用了锚杆锚索支护技术，锚杆锚索支护的作用在于加大巷道围岩的围压，从而提高围岩的强度以保持其稳定性。我国矿井锚杆支护设计多以经验方法为主，原始资料较少，考虑问题相对简单，设计结果可靠程度不高，很难满足生产上的要求。0004煤巷锚杆锚索支护稳定性监测中首先面临的是监控内容、监测

10、方法、监测指标的问题。大部分煤矿还停留在人工用压力机械表监测顶板压力的阶段，大大延迟了相关领导了解矿井下一线资料，做出合理安排的时间，而且在顶板来压的周期，人进去观测也具有一定的危险性。0005目前我国煤巷锚杆支护稳定性监测正处于开始阶段。对于监测内容、监测方法、监说明书CN102705011A2/4页4测指标的问题还没有统一的规范，各生产及研究单位都在根据生产实践的需要确定了一些监测内容，并对相应的监测指标作了生产试验与理论分析，但至今还没有出现一个能准确反映煤巷锚杆支护稳定性的指标或指标体系，或者还没能对已确定的指标进行科学准确的把握。0006从现有的资料来看，对于煤巷锚杆支护稳定性监测研

11、究主要获得了以下结论监控内容的选择必须充分考虑到1锚杆的工作状态，判断锚杆支护参数是否合理；2便于观测，易于现场测取。0007锚固力，锚杆受力及其分布状况，各监控指标的具体内容如下00081、是否超过其安全最大允许值，是否影响巷道的正常使用。00092、帮锚杆的受力其大小可以判断帮锚杆的工作状态及其参数是否合理00103、顶板锚杆受力的大小及分布可以判断锚杆是否发生断裂、屈服，从而确定顶板是否稳定，锚杆支护参数是否合理。0011围绕以上监测内容，有关科研、院校、厂矿等单位研究成功了许多监测仪器仪表，如测力锚杆、多点位移计、离层指示仪、锚杆拉拔计等，并在生产中进行的大量的现场实践。0012当然也

12、有一部分煤矿安装了煤矿矿压监测系统，由于该系统采用了232/485传输模式，只能独自成为一个系统，造成了系统的重复性建设，投资很大，维护起来也浪费过多的人力和物力资源。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。发明内容0013本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全、优质、经济、合理锚杆支护巷道稳定性监测系统。本发明为提高巷道锚杆支护设计的合理性与可靠性，以保证施工质量，应该建立完善的监控系统，采用先进的监测技术、科学的分析方法和专家系统进行综合分析、处理，使锚杆支护设计科学化、系统化和规范化。0014一种煤矿巷道顶层压力检测系统，包括检测装置、控制分析装置、第一无线发射装置、手持无线控制

13、器，所述检测装置、所述控制分析装置、所述第一无线发射装置一体设置；0015其中，所述检测装置用锚杆螺母固定在顶板锚杆上，所述检测装置用于监测煤矿巷道顶层压力，所述检测装置将受力情况变成电信号，并把监测到数据传送给控制分析装置；0016所述控制分析装置把所述检测装置监测到的数据装换成标准的数字信号，并把标准的数字信号传递到所述第一无线发射装置，所述第一无线发射装置将标准的数字信号通过无线方式，发送出去；0017控制分析装置由中心数据处理单元进行查询，将每个测力单元的数据通过无线传输到中心数据处理单元；0018各个检测装置之间以及智能单元与井下中心单元之间通过无线接成系统，每255个智能单元合用一

14、个中心单元；井下中心数据单元用电池电源。0019优选方案，一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其中，所述手持无线控制器包括显示装置、第二无线接收发射装置、控制按键，第二无线接收发射装置与所述第一无线发射装置配合使用。说明书CN102705011A3/4页50020优选方案，一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其中，煤矿巷道顶层压力检测系统实时监测每个所述检测装置的受力的变化，任何一个监测点的变化实时监控，在系统中设置固定的压力报警点，当监测到的压力超过压力报警点，会优先报警，在所述手持无线控制器的屏幕上示警；0021在组网测试的多个测量点中，如果无警出现，所述手持无线控制器循环显示各个测试点压力的实际值。

15、0022优选方案，一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其中，所述检测装置设置内部设置有自动定时开启关闭模块，所述自动定时开启关闭模块设置周期是124小时，用于实现检测装置的定时关闭和开启，用于实现整个系统的节电效果。0023本实用新型的有益效果是由于采用与煤矿安全监控系统配套的信号0024进行传输，不但能时时检测煤矿顶板的压力，并通过煤矿原有的安全生产监控系统上传至地面调度室，为煤矿井下作业提供安全的生产保障，灵敏度高，使用安全方便。本发明顶板锚固质量监控系统全程实时在线监控，实现锚杆支护巷道由掘进到回采全过程的顶板定量受力监控。附图说明0025图1为本发明的结构示意图之一；0026图2为本发明的结

16、构示意图之二。具体实施方式0027为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。0028如图1所示，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全、优质、经济、合理锚杆支护巷道稳定性监测系统。0029本发明为提高巷道锚杆支护设计的合理性与可靠性，以保证施工质量，应该建立完善的监控系统，采用先进的监测技术、科学的分析方法和专家系统进行综合分析、处理，使锚杆支护设计科学化、系统化和规范化。0030一种煤矿巷道顶层压力检测系统，包括煤矿巷道顶层压力检测系统外壳1、检测装置2、控制分析装置3、第一无线发射装置4、手持无线控制器5，所述检测装置2、

17、所述控制分析装置3、所述第一无线发射装置4一体设置；0031其中，所述检测装置用锚杆螺母固定在顶板锚杆上，所述检测装置用于监测煤矿巷道顶层压力，所述检测装置将受力情况变成电信号，并把监测到数据传送给控制分析装置；0032所述控制分析装置把所述检测装置监测到的数据装换成标准的数字信号，并把标准的数字信号传递到所述第一无线发射装置，所述第一无线发射装置将标准的数字信号通过无线方式，发送出去；0033控制分析装置由中心数据处理单元进行查询，将每个测力单元的数据通过无线传输到中心数据处理单元；0034各个检测装置之间以及智能单元与井下中心单元之间通过无线接成系统，每255说明书CN102705011A

18、4/4页6个智能单元合用一个中心单元；井下中心数据单元用电池电源。0035优选方案，一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其中，所述手持无线控制器包括显示装置8、第二无线接收发射装置7、控制按键6，第二无线接收发射装置与所述第一无线发射装置配合使用。0036优选方案，一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其中，煤矿巷道顶层压力检测系统实时监测每个所述检测装置的受力的变化，任何一个监测点的变化实时监控，在系统中设置固定的压力报警点，当监测到的压力超过压力报警点，会优先报警，在所述手持无线控制器的屏幕上示警；0037在组网测试的多个测量点中，如果无警出现，所述手持无线控制器循环显示各个测试点压力的实际值。0038

19、优选方案，一种煤矿巷道顶层压力检测系统，其中，所述检测装置设置内部设置有自动定时开启关闭模块，所述自动定时开启关闭模块设置周期是124小时，用于实现检测装置的定时关闭和开启，用于实现整个系统的节电效果。0039本实用新型的有益效果是由于采用与煤矿安全监控系统配套的信号0040进行传输，不但能时时检测煤矿顶板的压力，并通过煤矿原有的安全生产监控系统上传至地面调度室，为煤矿井下作业提供安全的生产保障，灵敏度高，使用安全方便。本发明顶板锚固质量监控系统全程实时在线监控，实现锚杆支护巷道由掘进到回采全过程的顶板定量受力监控。0041以上所述实施方式仅用来说明本发明，但不限于此。在不偏离本发明构思的条件下，所属技术领域人员可做出适当变更调整，而这些变更调整也应纳入本发明的权利要求保护范围之内。说明书CN102705011A1/1页7图1图2说明书附图CN102705011A