專利名稱：堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及一種通過堅(jiān)硬頂板巖層斷裂前后電磁輻射強(qiáng)度的變化來監(jiān)測 確定頂板位置的技術(shù)，屬礦山巖層破壞監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在煤礦采礦過程中，隨著回采工作面的不斷推進(jìn)，堅(jiān)硬頂板會產(chǎn)生周期 性斷裂，而且端部斷裂超前工作面煤壁一定的距離，因此，通過監(jiān)測堅(jiān)硬頂 板超前斷裂對預(yù)防頂板運(yùn)動誘發(fā)的事故具有重大意義。
目前，監(jiān)測預(yù)報(bào)頂板超前斷裂的方法主要有超前巷道位移法、微地震地 聲發(fā)射方法，上述方法監(jiān)測布點(diǎn)工作比較煩瑣。目前尚未見到采用電磁輻射 方法來監(jiān)測預(yù)報(bào)堅(jiān)硬頂板超前斷裂的做法，但有采用電磁輻射監(jiān)測煤體應(yīng)力、 沖擊地壓等的做法。如發(fā)明專利"預(yù)測含氣煤巖砼災(zāi)害的方法及裝置
(ZL98111185.8 )"通過非接觸監(jiān)測受載煤巖體變形破裂時產(chǎn)生的電磁輻射信 號及其短時(數(shù)分鐘)變化規(guī)律，預(yù)報(bào)煤與瓦斯突出和沖擊地壓等煤巖動力 災(zāi)害的危險(xiǎn)性，其反映的是煤巖動力災(zāi)害演化過程中某一級段的瞬時狀態(tài)， 沒有實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)不間斷監(jiān)測和預(yù)報(bào)，也不能共享KJ煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng) 的資源。
實(shí)用新型專利"煤巖動力災(zāi)害電磁輻射監(jiān)測裝置(ZL01272808.X)"在 外接電源的情況下可進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測預(yù)警煤巖動力災(zāi)害危險(xiǎn)性，但不能與KJ 系列煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)接，不能共享安全監(jiān)測系統(tǒng)的電源和傳輸通道，要 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測則需要單獨(dú)布線和單獨(dú)電源，并且預(yù)報(bào)功能較弱。
發(fā)明專利"煤巖動力災(zāi)害實(shí)時監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置及預(yù)報(bào)方法 (ZL200410065793.1)"，其主要用途是對煤巖動力災(zāi)害進(jìn)行連續(xù)實(shí)時監(jiān)測和 預(yù)警。
發(fā)明專利"一種非接觸式礦山壓力觀測及評價方法(200710020549.7)" 用來評價礦山壓力高峰區(qū)域。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置，該裝置的主要監(jiān)測指標(biāo)為堅(jiān)硬頂板斷裂時釋放電磁輻射信號，通過頂 板斷裂前后電磁信號的差異來確定頂板超前斷裂位置。
本實(shí)用新型包括接收天線、信號放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、第一數(shù)據(jù)存 儲模塊、地址發(fā)生模塊、中央控制模塊、程序存儲模塊和第二數(shù)據(jù)存儲模塊， 接收天線的信號輸出端口與信號放大模塊的信號輸入端口相連接，信號放大 模塊的信號輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端口相連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊 的第一數(shù)字信號輸出端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊的數(shù)字信號輸入端口相連接， A/D轉(zhuǎn)換模塊的第二數(shù)字信號輸出端口與中央控制模塊的數(shù)字信號輸入端口 相連接，地址發(fā)生模塊的地址信號端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊的地址信號端口 相連接，地址發(fā)生模塊的中央數(shù)據(jù)端口與中央控制模塊的地址數(shù)據(jù)端口相連 接，中央控制模塊的程序存儲端口與程序存儲模塊的程序存儲端口相連接， 中央控制模塊的數(shù)據(jù)存儲端口與第二數(shù)據(jù)存儲模塊的程序存儲端口相連接。
有意效果本實(shí)用新型采用接收天線，通過采集電磁輻射信號實(shí)現(xiàn)對環(huán) 境的實(shí)時監(jiān)測，并且安裝較容易、準(zhǔn)確率高，可快速準(zhǔn)確的對礦井內(nèi)的地質(zhì) 情況進(jìn)行監(jiān)測，保證了生產(chǎn)安全，安裝和使用過程中不影響正常生產(chǎn)，提高 了生產(chǎn)效率并同時降低了維護(hù)成本。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式
一參見圖1,本實(shí)施方式由接收天線1、信號放大模塊2、
A/D轉(zhuǎn)換模塊3、第一數(shù)據(jù)存儲模塊4、地址發(fā)生模塊5、中央控制模塊7、 程序存儲模塊8和第二數(shù)據(jù)存儲模塊9組成，接收天線1的信號輸出端口與 信號放大模塊2的信號輸入端口相連接，信號放大模塊2的信號輸出端口與 A/D轉(zhuǎn)換模塊3的信號輸入端口相連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊3的第一數(shù)字信號輸 出端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊4的數(shù)字信號輸入端口相連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊3 的第二數(shù)字信號輸出端口與中央控制模塊7的數(shù)字信號輸入端口相連接，地 址發(fā)生模塊5的地址信號端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊4的地址信號端口相連接， 地址發(fā)生模塊5的中央數(shù)據(jù)端口與中央控制模塊7的地址數(shù)據(jù)端口相連接， 中央控制模塊7的程序存儲端口與程序存儲模塊8的程序存儲端口相連接，中央控制模塊7的數(shù)據(jù)存儲端口與第二數(shù)據(jù)存儲模塊9的程序存儲端口相連 接。
所述中央控制模塊7可以為8096系列單片機(jī)，所述接收天線1可以為包 括鐵氧體鐵芯線圈的偶極子天線。
首先要選定需要進(jìn)行監(jiān)測的順槽，然后在20米范圍內(nèi)，每隔1米布置好 一個測點(diǎn)；將定向接收電磁天線有效接收方向?qū)?zhǔn)測點(diǎn)，使天線的軸向垂直 于測點(diǎn)的外表面，并固定好天線，天線與被測煤巖壁的距離為0.2-0.8米，并 保證將被監(jiān)測測點(diǎn)區(qū)域剛好包含在天線的60度開口方向內(nèi)；每個測點(diǎn)測試時 間為T4-2min，測試過程中監(jiān)測儀實(shí)時采集電磁輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)每秒鐘 的電磁輻射強(qiáng)度平均值，每點(diǎn)測定三次，計(jì)算平均值作為第i個測點(diǎn)本次最 終測試結(jié)果并存儲；測試完成第i個測點(diǎn)后，移動到下一測點(diǎn)i+l繼續(xù)進(jìn)行 測試；對于各測點(diǎn)，每隔2小時循回監(jiān)測一次；對比各測點(diǎn)電磁輻射隨時間 變化，對于電磁輻射強(qiáng)度連續(xù)增強(qiáng)一段時間后突然衰減的地點(diǎn)視為頂板斷裂 位置。本實(shí)施方式的主要監(jiān)測指標(biāo)為堅(jiān)硬頂板斷裂時釋放電磁輻射信號，通 過頂板斷裂前后電磁信號的差異來確定頂板超前斷裂位置。
具體實(shí)施方式
二參見圖1，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增 加了數(shù)據(jù)緩沖模塊6，數(shù)據(jù)緩沖模塊6的數(shù)據(jù)輸入端口與A/D轉(zhuǎn)換模塊3的 數(shù)字信號輸出端口相連接，數(shù)據(jù)緩沖模塊6的數(shù)據(jù)輸出端口與中央控制模塊 7的數(shù)字信號輸入端口相連接。
數(shù)據(jù)緩沖模塊6用于緩沖來自A/D轉(zhuǎn)換模塊3的信號，避免過強(qiáng)的信號 損壞中英控制模塊7.
具體實(shí)施方式
三參見圖1，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增 加了數(shù)據(jù)輸入模塊10，數(shù)據(jù)輸入模塊10的數(shù)據(jù)輸出端口與中央控制模塊7 的鍵盤輸入數(shù)據(jù)端口相連接。
數(shù)據(jù)輸入模塊10用于輸入數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)不同情況而輸入不同的 探測參數(shù)，是檢測預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確。
具體實(shí)施方式
四參見圖1，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增 加了顯示模塊11，顯示模塊11的數(shù)據(jù)輸入端口與中央控制模塊7的顯示輸 出數(shù)據(jù)端口相連接。顯示模塊11用于顯示檢測的結(jié)果，使用戶能夠清楚的了解所處環(huán)境的地 質(zhì)情況。
具體實(shí)施方式
五參見圖1，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增
加了遠(yuǎn)程通訊模塊12，遠(yuǎn)程通訊模塊12的通訊數(shù)據(jù)端口與中央控制模塊7
的通訊數(shù)據(jù)端口相連接。
遠(yuǎn)程通訊模塊12用于與遠(yuǎn)程服務(wù)器聯(lián)系，上傳檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)遠(yuǎn)端的 數(shù)據(jù)判斷監(jiān)測的地質(zhì)的狀況。
權(quán)利要求1、堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置，其特征在于它包括接收天線(1)、信號放大模塊(2)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)、第一數(shù)據(jù)存儲模塊(4)、地址發(fā)生模塊(5)、中央控制模塊(7)、程序存儲模塊(8)和第二數(shù)據(jù)存儲模塊(9)，接收天線(1)的信號輸出端口與信號放大模塊(2)的信號輸入端口相連接，信號放大模塊(2)的信號輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的信號輸入端口相連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的第一數(shù)字信號輸出端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊(4)的數(shù)字信號輸入端口相連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的第二數(shù)字信號輸出端口與中央控制模塊(7)的數(shù)字信號輸入端口相連接，地址發(fā)生模塊(5)的地址信號端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊(4)的地址信號端口相連接，地址發(fā)生模塊(5)的中央數(shù)據(jù)端口與中央控制模塊(7)的地址數(shù)據(jù)端口相連接，中央控制模塊(7)的程序存儲端口與程序存儲模塊(8)的程序存儲端口相連接，中央控制模塊(7)的數(shù)據(jù)存儲端口與第二數(shù)據(jù)存儲模塊(9)的程序存儲端口相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置， 其特征在于所述中央控制模塊(7)為8096系列單片機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置， 其特征在于所述接收天線(l)為包括鐵氧體鐵芯線圈的偶極子天線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置， 其特征在于它還包括數(shù)據(jù)緩沖模塊(6)，數(shù)據(jù)緩沖模塊(6)的數(shù)據(jù)輸入端口與 A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的數(shù)字信號輸出端口相連接，數(shù)據(jù)緩沖模塊(6)的數(shù)據(jù)輸出端 口與中央控制模塊(7)的數(shù)字信號輸入端口相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置, 其特征在于它還包括數(shù)據(jù)輸入模塊(IO)，數(shù)據(jù)輸入模塊(10)的數(shù)據(jù)輸出端口與 中央控制模塊(7)的鍵盤輸入數(shù)據(jù)端口相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置， 其特征在于它還包括顯示模塊(ll)，顯示模塊(ll)的數(shù)據(jù)輸入端口與中央控制 模塊(7)的顯示輸出數(shù)據(jù)端口相連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置, 其特征在于它還包括遠(yuǎn)程通訊模塊(12)，遠(yuǎn)程通訊模塊(12)的通訊數(shù)據(jù)端口與 中央控制模塊(7)的通訊數(shù)據(jù)端口相連接。
專利摘要堅(jiān)硬頂板超前斷裂位置電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)裝置，它涉及一種通過堅(jiān)硬頂板巖層斷裂前后電磁輻射強(qiáng)度的變化來監(jiān)測確定頂板位置的裝置，該裝置的主要監(jiān)測指標(biāo)為堅(jiān)硬頂板斷裂時釋放電磁輻射信號，通過頂板斷裂前后電磁信號的差異來確定頂板超前斷裂位置。信號放大模塊的信號輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端口相連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號輸出端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊和中央控制模塊的數(shù)字信號輸入端口相連接，地址發(fā)生模塊的地址信號端口與第一數(shù)據(jù)存儲模塊和中央控制模塊的地址數(shù)據(jù)端口相連接，中央控制模塊的程序存儲端口與程序存儲模塊的程序存儲端口相連接，中央控制模塊的數(shù)據(jù)存儲端口與第二數(shù)據(jù)存儲模塊的程序存儲端口相連接。
文檔編號G01B7/00GK201368722SQ200920007099
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者何孔翔, 張樹森, 李忠學(xué), 王忠武, 賈太保, 馬植勝 申請人:北京昊華能源股份有限公司;北京市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局