通风防爆的防水型支撑架的制作方法

本发明涉及煤矿开采领域，具体涉及通风防爆的防水型支撑架。

背景技术：

采煤工作面中的支护设备是煤矿安全工作的保障设施，其使用过程中稳定性，以及移架的可控性是此类设备的重要指标。现有的综采液压支架可基本满足中厚煤层开采的安全性和可靠性要求。煤矿井下重大危险源情况复杂，矿压、瓦斯、煤尘、火、水等因素都对我国煤矿安全生产产生了严重影响。现有的煤矿井下安全系统都是对可燃气体进行检测判读，此种方式容易导致信息滞后，井内可燃气体含量已经处于较高水平时才能被检测出来，已经错过了人员安全撤离的最佳时机。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供通风防爆的防水型支撑架，以解决现有技术中煤矿井内可燃气体感应滞后的问题，实现对煤矿井进行井壁支撑的同时提高井下安全性的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

通风防爆的防水型支撑架，包括依次铰接的上支腿、上支护梁、顶梁、下支护梁、下支腿，上支腿与顶梁之间转动连接有第一液压缸，下支腿与顶梁之间转动连接有第二液压缸，所述顶梁的下表面固定连接通风装置；所述上支腿、下支腿的外侧设置若干凹孔，所述顶梁的上表面也设置若干凹孔，所有凹孔的内部均设置有压力感应装置；所述上支腿、顶梁、下支腿上分别设置有第一处理器、第二处理器、第三处理器；所述第一处理器与上支腿上的所有压力感应装置连接，所述第二处理器与顶梁上的所有压力感应装置连接，所述第三处理器与下支腿上的所有压力感应装置连接；还包括与第一处理器、第二处理器、第三处理器相连的信息传输单元，所述信息传输单元用于接收第一处理器、第二处理器、第三处理器的信号，并向外进行传输。

针对现有技术中煤矿井内可燃气体感应滞后的问题，本发明提出一种通风防爆的防水型支撑架，其中上支腿、上支护梁、顶梁、下支护梁、下支腿依次铰接，构成现有支架结构，上支腿、下支腿分别用于与与矿井两侧井壁紧贴，顶梁用于与矿井顶部紧贴，实现对煤矿井内部的支撑与稳定。上支护梁、下支护梁用于灵活方便的调整上支腿、顶梁、下支腿之间的角度，便于适用于各种地层倾角的煤矿井使用。上支腿与顶梁之间转动连接有第一液压缸，下支腿与顶梁之间转动连接有第二液压缸，即是第一液压缸的两端分别与上支腿、顶梁进行连接，并且两端都可以进行转动，从而不会影响上支腿与顶梁之间夹角的调整。同理，第二液压缸的两端分别与下支腿、顶梁进行连接。通过两个液压缸极大程度上提高本支架的支撑能力，提高煤矿井内的井壁稳定性。顶梁的下表面固定连接通风装置。本发明中在支架的顶梁上设置通风装置，由于煤矿井内的可燃气体主要为瓦斯，其主要成分为甲烷，在空气中会上升，因此设置通风装置与顶梁下表面，从而尽快将可能泄露的瓦斯类气体进行排出，再次提高井内的安全程度。上支腿、下支腿的外侧设置若干凹孔，顶梁的上表面也设置若干凹孔，所有凹孔的内部均设置有压力感应装置。上支腿、下支腿贴靠在井壁两侧，因此上支腿、下支腿的外侧即与井内侧壁相邻侧，顶梁支撑在井内上部，因此顶梁的上表面与上方的井壁相邻。因此，本发明中所设置的凹孔，在现场实际使用时，所有凹孔的开口端均朝着井壁岩层。煤矿井内可燃气体的泄露，都是从岩层孔隙中直接向外溢出，由于本发明中的凹孔即是朝着井壁岩层，因此在井壁内无流体溢出时，凹孔内部不受外界扰动，不会产生气流流动。当有气体开始泄露时，泄露出的气体从井壁向外散溢，会进入凹孔中引起气流扰动、产生气压的微小变化，气压的微小变化难以被人体所感受，但是不会逃过凹孔内部的压力感应装置的感应。压力感应装置将感应到的压力传递至对应的处理器，处理器内可以预设压力报警临界值，当接收到的压力高于了该临界值，立即向信息传输单元发出信号，由信息传输单元向外快速传递。所述信息传输单元设置于本发明任意部位均可，在此不做限定。本发明将与井壁直接紧贴的上支腿、顶梁、下支腿作为监测井内流体异常情况的部件，相较于现有技术中监测井内可燃气体浓度再进行报警的方式，能够在第一时间获得井内气体异常外溢的信息，极大程度上延长了应急反应的安全时间窗口，解决了现有技术中煤矿井内可燃气体感应滞后的问题，实现了对煤矿井进行井壁支撑的同时提高井下安全性的目的。此外，由于第一处理器、第二处理器、第三处理器分别对应的是上支腿、顶梁、下支腿方向，因此还能够通过判断是哪一个处理器传递来的信号，从而快速的了解煤矿井井内哪个方向有气体的泄露，便于在第一时间拟定出合理的逃生与救援路线。

进一步的，每个凹孔的内部均设置有水浸传感器；上支腿上的所有水浸传感器与第一处理器相连，顶梁上的所有水浸传感器与第二处理器相连，下支腿上的所有水浸传感器与第三处理器相连。煤矿井中的绝大多数透水事故，在大规模爆发前都会有少量水分缓慢从地层孔、洞、缝中渗出，随着渗流时间增长，对孔、洞、缝进行溶蚀与冲蚀，导致孔、洞、缝增大，进而最终导致透水事故。因此作为本发明的另一个优选方案，通过在凹孔内设置水浸传感器，能够在第一时间得到煤矿井井壁有水流渗出的信息，极大程度上提高了对透水事故的预判与应对能力，因此极大的提高了煤矿井内的安全系数。

优选的，所述上支腿、顶梁、下支腿均由锡青铜材料制作而成。锡青铜具有优良的强度与耐腐蚀性能，相较于传统使用的不锈钢管，除了能够防氧化锈蚀以外，还能够克服地层中可能出现的如烷烃气体等导致的氢脆腐蚀、硫化腐蚀等，因此能够延长本发明的使用寿命。此外，锡青铜的弹性后效小，承受地层压力后弹性变形的增长量很小，因此有利于对井壁的稳定支撑，确保长时间支撑过程中的可靠程度。

优选的，所述第一液压缸、第二液压缸的两端均通过转轴进行连接。即是上支腿、顶梁的外部分别设置转轴短节，用于与第一液压缸连接。同样的，下支腿、顶梁的外部分别设置转轴短节，用于与第二液压缸连接。

优选的，所述凹孔为外大内小的锥形结构，压力感应装置设置在凹孔底部。即是凹孔的进口端通径较大，往内逐渐变小。进口端通径较大使得进入凹孔内部的气流较多，气流进入凹孔后由于通道逐渐降低，因此流速逐渐加快，对设置在凹孔底部的感应装置所产生的压力就越大，以此提高本发明在判断井壁气体溢流时的灵敏度。

优选的，所述压力感应装置为膜片式压电压力传感器。膜片式压电压力传感器具有体积小、动态特性好、耐高温等优点，便于设置在凹孔内进行灵敏的感应。

优选的，所述信息传输单元为无线通信模块。通过无线信号进行传输，避免传统的有线传输方式需要在井下布置线路，一旦线路受损就会导致传输中断的问题。

优选的，所述通风装置为鼓风机。

优选的，所述第一处理器、第二处理器、第三处理器均为单片机。使用现有的单片机即能够实现对信号的判断与传输功能，有利于降低成本。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通风防爆的防水型支撑架，在支架的顶梁上设置通风装置，由于煤矿井内的可燃气体主要为瓦斯，其主要成分为甲烷，在空气中会上升，因此设置通风装置与顶梁下表面，从而尽快将可能泄露的瓦斯类气体进行排出，提高井内的安全程度。

2、本发明通风防爆的防水型支撑架，将与井壁直接紧贴的上支腿、顶梁、下支腿作为监测井内流体异常情况的部件，相较于现有技术中监测井内可燃气体浓度再进行报警的方式，能够在第一时间获得井内气体异常外溢的信息，极大程度上延长了应急反应的安全时间窗口，解决了现有技术中煤矿井内可燃气体感应滞后的问题，实现了对煤矿井进行井壁支撑的同时提高井下安全性的目的。

3、本发明通风防爆的防水型支撑架，通过判断是哪一个处理器传递来的信号，从而快速的了解煤矿井井内哪个方向有气体的泄露，便于在第一时间拟定出合理的逃生与救援路线。

4、本发明通风防爆的防水型支撑架，在凹孔内设置水浸传感器，能够在第一时间得到煤矿井井壁有水流渗出的信息，极大程度上提高了对透水事故的预判与应对能力，因此极大的提高了煤矿井内的安全系数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中凹孔内的局部结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-上支腿，2-上支护梁，3-顶梁，4-下支护梁，5-下支腿，6-第一液压缸，7-第二液压缸，8-通风装置，9-凹孔，10-压力感应装置，11-第一处理器，12-第二处理器，13-第三处理器，14-水浸传感器，15-转轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的通风防爆的防水型支撑架，包括依次铰接的上支腿1、上支护梁2、顶梁3、下支护梁4、下支腿5，上支腿1与顶梁3之间转动连接有第一液压缸6，下支腿5与顶梁3之间转动连接有第二液压缸7，所述顶梁3的下表面固定连接通风装置8；所述上支腿1、下支腿5的外侧设置若干凹孔9，所述顶梁3的上表面也设置若干凹孔9，所有凹孔9的内部均设置有压力感应装置10；所述上支腿1、顶梁3、下支腿5上分别设置有第一处理器11、第二处理器12、第三处理器13；所述第一处理器11与上支腿1上的所有压力感应装置连接，所述第二处理器12与顶梁3上的所有压力感应装置连接，所述第三处理器13与下支腿5上的所有压力感应装置连接；还包括与第一处理器11、第二处理器12、第三处理器13相连的信息传输单元，所述信息传输单元用于接收第一处理器11、第二处理器12、第三处理器13的信号，并向外进行传输。每个凹孔9的内部均设置有水浸传感器14；上支腿1上的所有水浸传感器与第一处理器11相连，顶梁3上的所有水浸传感器与第二处理器12相连，下支腿5上的所有水浸传感器与第三处理器13相连。所述上支腿1、顶梁3、下支腿5均由锡青铜材料制作而成。所述第一液压缸6、第二液压缸7的两端均通过转轴15进行连接。所述凹孔9为外大内小的锥形结构，压力感应装置10设置在凹孔9底部。所述压力感应装置10为膜片式压电压力传感器。所述信息传输单元为无线通信模块。所述通风装置8为鼓风机。所述第一处理器11、第二处理器12、第三处理器13均为单片机。上支腿1与顶梁3之间转动连接有第一液压缸6，下支腿5与顶梁3之间转动连接有第二液压缸7，即是第一液压缸6的两端分别与上支腿1、顶梁3进行连接，并且两端都可以进行转动，从而不会影响上支腿1与顶梁3之间夹角的调整。同理，第二液压缸7的两端分别与下支腿5、顶梁3进行连接。通过两个液压缸极大程度上提高本支架的支撑能力，提高煤矿井内的井壁稳定性。本发明中在支架的顶梁3上设置通风装置8，由于煤矿井内的可燃气体主要为瓦斯，其主要成分为甲烷，在空气中会上升，因此设置通风装置8与顶梁3下表面，从而尽快将可能泄露的瓦斯类气体进行排出，再次提高井内的安全程度。上支腿1、下支腿5的外侧设置若干凹孔9，顶梁3的上表面也设置若干凹孔9，所有凹孔9的内部均设置有压力感应装置10。在现场实际使用时，所有凹孔9的开口端均朝着井壁岩层。煤矿井内可燃气体的泄露，都是从岩层孔隙中直接向外溢出，当有气体开始泄露时，泄露出的气体从井壁向外散溢，会进入凹孔9中引起气流扰动、产生气压的微小变化，压力感应装置10将感应到的压力传递至对应的处理器，处理器内可以预设压力报警临界值，当接收到的压力高于了该临界值，立即向信息传输单元发出信号，由信息传输单元向外快速传递。本发明将与井壁直接紧贴的上支腿1、顶梁3、下支腿5作为监测井内流体异常情况的部件，相较于现有技术中监测井内可燃气体浓度再进行报警的方式，能够在第一时间获得井内气体异常外溢的信息，极大程度上延长了应急反应的安全时间窗口，解决了现有技术中煤矿井内可燃气体感应滞后的问题，实现了对煤矿井进行井壁支撑的同时提高井下安全性的目的。此外，由于第一处理器11、第二处理器12、第三处理器13分别对应的是上支腿1、顶梁3、下支腿5方向，因此还能够通过判断是哪一个处理器传递来的信号，从而快速的了解煤矿井井内哪个方向有气体的泄露，便于在第一时间拟定出合理的逃生与救援路线。在凹孔9内还设置水浸传感器14，能够在第一时间得到煤矿井井壁有水流渗出的信息，极大程度上提高了对透水事故的预判与应对能力，因此极大的提高了煤矿井内的安全系数。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。