一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，包括PLC主控制器，包括PLC主控制器，所述PLC主控制器上連接激光防冒頂模塊、故障檢測(cè)模塊和預(yù)警模塊；所述激光防冒頂模塊包括激光發(fā)射器1、支架金屬網(wǎng)2、激光接收器3、分秒計(jì)時(shí)器4、漏冒、壓垮和光電轉(zhuǎn)換器5；所述故障檢測(cè)模塊包括壓力傳感器6、振動(dòng)傳感器7和設(shè)定值；所述預(yù)警模塊包括液晶顯示器、語(yǔ)音報(bào)警器8、閃光報(bào)警器9和擴(kuò)展口。本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、牢固可靠、控制穩(wěn)定，且可有效防止掘進(jìn)頂板出現(xiàn)漏冒、壓垮和振動(dòng)坍塌現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)井下事故有效識(shí)別與安全預(yù)控的目的。
【專利說(shuō)明】
一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于井下安全預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦作為高危行業(yè)之一，隨著開(kāi)采深度的增加和巖性的改變，礦山壓力的顯現(xiàn)愈來(lái)愈明顯，巷道支護(hù)的方式以及支護(hù)材料的剛度、柔度、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量難以滿足需求。就頂板事故而言，它不同于瓦斯煤塵爆炸，群死群傷的重特大惡性事故通常比較少見(jiàn)，而零散事故卻頻繁發(fā)生，凡是有人工作的地點(diǎn)，都有可能發(fā)生這類事故，分布范圍也特別廣泛。據(jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局統(tǒng)計(jì)，2015年11月，煤礦發(fā)生較大事故4起、死亡17人，同比增加I起、5人;采煤工作面頂板事故占頂板事故總數(shù)的比例有所下降，但依然達(dá)到了66 %，巷道頂板事故則上升到34%;科技日?qǐng)?bào)2015年12月27日稱，平邑石膏礦發(fā)生坍塌導(dǎo)致大面積礦巖層冒頂，造成I人遇難，17人被困井下。
[0003]由于我國(guó)煤礦開(kāi)采存在著員工作業(yè)環(huán)境差、礦工安全意識(shí)偏低、企業(yè)安全管理水平有限和支護(hù)設(shè)備漏洞百出等不安全現(xiàn)狀，從而導(dǎo)致礦難事故屢屢發(fā)生，究其原因，主要是礦用支護(hù)設(shè)備在井下頂板出現(xiàn)漏冒、壓垮和振動(dòng)坍塌時(shí)不能有效識(shí)別和預(yù)控。目前關(guān)于煤礦防冒頂?shù)念A(yù)警裝置甚少，現(xiàn)有的預(yù)警裝置僅可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)必要的故障診斷及預(yù)警功能，不能及時(shí)判斷和預(yù)控現(xiàn)存的或可能發(fā)生的故障。因此，在礦井復(fù)雜環(huán)境下亟需構(gòu)建一種智能防冒頂安全預(yù)警裝置，以有效識(shí)別和監(jiān)控煤礦冒頂事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，用于防止井下掘進(jìn)頂板出現(xiàn)漏冒、壓垮和振動(dòng)坍塌現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)井下事故有效識(shí)別與安全預(yù)控的目的。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，包括PLC主控制器，所述PLC主控制器上連接激光防冒頂模塊、故障檢測(cè)模塊和預(yù)警模塊;所述激光防冒頂模塊包括激光發(fā)射器1、支架金屬網(wǎng)2、激光接收器3、分秒計(jì)時(shí)器4、漏冒、壓垮和光電轉(zhuǎn)換器5;所述故障檢測(cè)模塊包括壓力傳感器6、振動(dòng)傳感器7和設(shè)定值;所述預(yù)警模塊包括液晶顯示器、語(yǔ)音報(bào)警器
8、閃光報(bào)警器9和擴(kuò)展口。
[0007]所述激光發(fā)射器I和激光接收器3采用多組并排方式安裝于支架金屬網(wǎng)兩側(cè)，當(dāng)激光接收器接收不到激光發(fā)射器發(fā)出的激光信號(hào)時(shí)，分秒計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)回復(fù)時(shí)自動(dòng)清零，若計(jì)時(shí)不足10秒或信號(hào)斷斷續(xù)續(xù)，則為礦井工作區(qū)頂板上出現(xiàn)漏冒現(xiàn)象，并可根據(jù)安裝編號(hào)和語(yǔ)音報(bào)警器確定漏冒位置，若計(jì)時(shí)超過(guò)10秒并持續(xù)計(jì)時(shí)，則為支架金屬網(wǎng)被頂板壓彎而導(dǎo)致的激光信號(hào)中斷現(xiàn)象，并可根據(jù)安裝編號(hào)和語(yǔ)音報(bào)警器確定壓垮位置;所述支架金屬網(wǎng)2采用強(qiáng)度較硬的粗鋼絲編織而成，網(wǎng)孔為36cm2，并由若干只支架金屬桿10支撐于掘進(jìn)地面上，且貼近礦井頂板水平放置;所述壓力傳感器6安裝于支架金屬網(wǎng)下側(cè)正中心位置，用于檢測(cè)礦井頂板對(duì)支架金屬網(wǎng)2的壓力;所述振動(dòng)傳感器7安裝于礦井頂板11表面，用于采集因鉆探、采掘而產(chǎn)生的礦井頂板振動(dòng)頻率，可預(yù)防振動(dòng)塌方事故;所述液晶顯示器采用雙排大屏12864液晶顯示器，用于顯示檢測(cè)到的礦井頂板11壓力值和振動(dòng)頻率;所述語(yǔ)音報(bào)警器8和閃光報(bào)警器9安裝于掘進(jìn)面支架金屬桿10上，當(dāng)檢測(cè)值達(dá)到或超出設(shè)定值時(shí)，語(yǔ)音報(bào)警器8和閃光報(bào)警器9同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果體現(xiàn)在:
[0009]本實(shí)用新型采用PLC作為主控制器，不僅價(jià)格優(yōu)惠、編程簡(jiǎn)潔、控制精確，而且還可以保證整個(gè)系統(tǒng)在井下復(fù)雜工作環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性;采用多組并排方式的激光探測(cè)技術(shù)和分秒計(jì)時(shí)器可有效預(yù)防掘進(jìn)面頂板出現(xiàn)碎石漏冒或支架金屬網(wǎng)壓垮坍塌事故，實(shí)現(xiàn)事故識(shí)別與預(yù)控的目的；采用壓力傳感器和振動(dòng)傳感器，可達(dá)到多重預(yù)防與事故識(shí)別的目的；采用雙排大屏12864液晶顯示器，可同時(shí)顯示檢測(cè)到的壓力值和振動(dòng)頻率，便于地面操作人員及時(shí)掌握井下掘進(jìn)面頂板的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，縮短事故預(yù)判時(shí)間。
[0010]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，所用PLC主控制器、激光探測(cè)技術(shù)、壓力傳感器和振動(dòng)傳感器均屬于現(xiàn)有成熟技術(shù)，這種成熟技術(shù)之間的合理運(yùn)用與組合，不僅降低了該裝置的制作難度、縮減了生產(chǎn)資本投入，而且又可使組合后的新產(chǎn)品具有多重預(yù)警、事故識(shí)別、控制穩(wěn)定、牢固可靠的良好效果。
[0011]本裝置制作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、牢固可靠、控制穩(wěn)定，在井下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，可有效防止掘進(jìn)頂板出現(xiàn)漏冒、壓垮和振動(dòng)坍塌現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)井下事故有效識(shí)別與安全預(yù)控的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置系統(tǒng)框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型模擬現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的說(shuō)明:
[0015]如圖1所示，一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，包括PLC主控制器，所述PLC主控制器上連接激光防冒頂模塊、故障檢測(cè)模塊和預(yù)警模塊;所述激光防冒頂模塊包括激光發(fā)射器1、支架金屬網(wǎng)2、激光接收器3、分秒計(jì)時(shí)器4、漏冒、壓垮和光電轉(zhuǎn)換器5;所述故障檢測(cè)模塊包括壓力傳感器6、振動(dòng)傳感器7和設(shè)定值;所述預(yù)警模塊包括液晶顯示器、語(yǔ)音報(bào)警器8、閃光報(bào)警器9和擴(kuò)展口。
[0016]所述激光發(fā)射器I和激光接收器3采用多組并排方式安裝于支架金屬網(wǎng)兩側(cè)，當(dāng)激光接收器接收不到激光發(fā)射器發(fā)出的激光信號(hào)時(shí)，分秒計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)回復(fù)時(shí)自動(dòng)清零，若計(jì)時(shí)不足10秒或信號(hào)斷斷續(xù)續(xù)，則為礦井工作區(qū)頂板上出現(xiàn)漏冒現(xiàn)象，并可根據(jù)安裝編號(hào)和語(yǔ)音報(bào)警器確定漏冒位置，若計(jì)時(shí)超過(guò)10秒并持續(xù)計(jì)時(shí)，則為支架金屬網(wǎng)被頂板壓彎而導(dǎo)致的激光信號(hào)中斷現(xiàn)象，并可根據(jù)安裝編號(hào)和語(yǔ)音報(bào)警器確定壓垮位置;所述支架金屬網(wǎng)2采用強(qiáng)度較硬的粗鋼絲編織而成，網(wǎng)孔為36cm2，并由若干只支架金屬桿10支撐于掘進(jìn)地面上，且貼近礦井頂板水平放置;所述壓力傳感器6安裝于支架金屬網(wǎng)下側(cè)正中心位置，用于檢測(cè)礦井頂板對(duì)支架金屬網(wǎng)2的壓力;所述振動(dòng)傳感器7安裝于礦井頂板11表面，用于采集因鉆探、采掘而產(chǎn)生的礦井頂板振動(dòng)頻率，可預(yù)防振動(dòng)塌方事故;所述液晶顯示器采用雙排大屏12864液晶顯示器，用于顯示檢測(cè)到的礦井頂板11壓力值和振動(dòng)頻率;所述語(yǔ)音報(bào)警器8和閃光報(bào)警器9安裝于掘進(jìn)面支架金屬桿10上，當(dāng)檢測(cè)值達(dá)到或超出設(shè)定值時(shí)，語(yǔ)音報(bào)警器8和閃光報(bào)警器9同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，包括PLC主控制器，所述PLC主控制器上連接激光防冒頂模塊、故障檢測(cè)模塊和預(yù)警模塊;所述激光防冒頂模塊包括激光發(fā)射器(I)、支架金屬網(wǎng)(2)、激光接收器(3)、分秒計(jì)時(shí)器(4)、漏冒、壓垮和光電轉(zhuǎn)換器(5);所述故障檢測(cè)模塊包括壓力傳感器(6)、振動(dòng)傳感器(7)和設(shè)定值;所述預(yù)警模塊包括液晶顯示器、語(yǔ)音報(bào)警器(8)、閃光報(bào)警器(9)和擴(kuò)展口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，其特征在于:所述激光發(fā)射器(I)和激光接收器(3)采用多組并排方式安裝于支架金屬網(wǎng)兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，其特征在于:所述支架金屬網(wǎng)(2)采用強(qiáng)度較硬的粗鋼絲編織而成，網(wǎng)孔為36cm2，并由若干只支架金屬桿(1)支撐于掘進(jìn)地面上，且貼近礦井頂板水平放置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，其特征在于:所述壓力傳感器(6)安裝于支架金屬網(wǎng)下側(cè)正中心位置，用于檢測(cè)礦井頂板對(duì)支架金屬網(wǎng)(2)的壓力;所述振動(dòng)傳感器(7)安裝于礦井頂板(11)表面，用于采集因鉆探、采掘而產(chǎn)生的礦井頂板振動(dòng)頻率，可預(yù)防振動(dòng)塌方事故。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光探測(cè)技術(shù)的煤礦防冒頂預(yù)警裝置，其特征在于:所述液晶顯示器采用雙排大屏12864液晶顯示器，用于顯示檢測(cè)到的礦井頂板(11)壓力值和振動(dòng)頻率;所述語(yǔ)音報(bào)警器(8)和閃光報(bào)警器(9)安裝于掘進(jìn)面支架金屬桿(10)上，當(dāng)檢測(cè)值達(dá)到或超出設(shè)定值時(shí)，語(yǔ)音報(bào)警器(8)和閃光報(bào)警器(9)同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
【文檔編號(hào)】E21F17/18GK205477749SQ201620032713
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日
【發(fā)明人】何剛, 朱艷娜, 張貴生, 朱俊培, 喬國(guó)通, 衡連偉
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)