专利名称：用于井下采煤方法测量煤矸混合物中矸石量的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于煤矿机电设备领域，具体涉及一种用于井下采煤方法测量煤矸混合物中矸石量的装置。
背景技术：
综采(放)工作面现场实践证明，综采放顶煤开采过程中，难题之一就是如何根据煤炭放落程度控制放煤窗口关窗时机。目前，放顶煤开采时，放落程度全靠人工目测和耳听来判断和控制。由于采煤工作面灰尘大，条件恶劣，人工很难准确判断顶煤放落程度，因此不可避免地导致放煤过程中的过放状况和欠放状况。过放状况是将顶板矸石大量放出而造矸石含量变大，煤质下降，运输、洗选成本增加；欠放状况则造成煤炭资源丢失，回收率 降低，造成资源浪费。为准确控制放煤程度，研究并制造测量放煤过程中煤矸混合物中矸石含量的装置已是迫在眉睫，综采放顶煤自动放煤的关键在于煤矸识别，测量煤矸混合物中的矸石量的装置的研发对于放顶煤工作面实现自动化放顶煤具有重要的意义。本专利是通过探测放煤口放出煤矸流中一些天然放射性物质所发出的Y射线量来确定含矸量，在顶板岩石和煤层中都存在着这种含放射性元素的腐烂物质，但顶板岩石中天然Y射线量比煤中高的多。对页岩顶板，其Y射线量是煤层的20倍，对砂岩顶板也要高出十倍。因此，页岩或砂岩可以作为天然Y射线放射源。图I是沉积岩的放射性强度示例。煤是放射性很弱的岩石，从煤灰分物质的分析鉴定可以发现灰分中不含放射性物质，因此煤的放射性可以忽略不计。所以可以通过测量煤矸混合物中的Y射线辐射值来确定混合物中的矸石量。
实用新型内容本实用新型的目的在于是提供一种用于井下采煤方法测量煤矸混合物中矸石量的装置，能够在恶劣的环境中长期可靠运行。该装置可达到测量数据的精度高、实时性强、数据连续性好、可靠性高等优点。本实用新型的技术方案为一种用于井下采煤方法测量煤矸混合物中矸石量的装置，其特征在于所述的装置包括检测部分以及与其相接的数据处理终端，所述的检测部分包括铝筒、位于铝筒内部的NaI晶体探头和光电倍增管，所述的数据处理终端包括单片机、触屏显示控制器和U盘；NaI晶体探头获取矸石自然Y射线辐射强度信息，并将所获取的Y射线辐射强度信息传递给光电倍增管，经过光电倍增管的放大转化作用，将晶体探头获得的信号传递到数据处理终端中的单片机，单片机按照已经设定好的程序将电信号进行处理，计算出煤矸混合物中的矸石量，并且将数据输出，数据传输到数据处理终端中的触屏显示器。优选的是所述的装置设置有网络接口，通过网络将矸石量信息直接传输到地面实时监测控制系统。优选的是所述的装置外部设置有防爆外壳。[0008]优选的是数据处理终端中设置有与单片机相接的开闭信号输出端。本实用新型的有益效果为本实用新型NaI晶体探头获取矸石的自然Y射线辐射强度信息，经过光电倍增管的放大转化作用，将晶体探头获得的信号传递到数据处理终端中的单片机，数据处理终端中的单片机按照已经设定好的程序将电信号进行处理并且输出计算出含矸量数据，数据传输到数据处理终端中的触屏显示器，显示当前的煤矸混合物中的含矸量，并且通过触屏显示器上的控制按钮可以控制显示当前以及查询历史的数据，还可以输入控制参数给数据处理终端中的单片机，同时可以通过数据处理终端中的U盘记录测量的数据(包括时间以及煤矸混合物中的矸石量)，供以后查询分析，同时在数据处理终端中的单片机中还可以将计算出的数据与设定好的矸石含量阈值比较，从而确定放煤窗口是否应该关闭，并将在含矸量达到事先设定的阈值后，将液压动作信号传送到放顶煤液压支架的放煤窗口电液压控制系统，以控制放煤窗口的动作，同样可以将含砰量信息连入矿井监测系统进行实时监测。NaI晶体(0100*100)探头、光电倍增管装在铝筒中，铝筒对矸石射线的屏蔽小，不会对测量结果造成影响，将装有探头的铝筒布置在液压之间插板后面。 具有抗振性能好，可靠性高，精度高，易于使用等优点，并能满足井下复杂的环境条件。数据处理终端中的单片机作为整个装置的数据处理和控制中心，数据处理终端中的单片机能够处理电信号并且计算出煤矸混合物中矸石量，并且可以使数据处理终端中的触屏显示器显示显示当前的煤矸混合物中的矸石量，并使数据处理终端中的U盘记录数据(包括时间以及煤矸混合物中的矸石量)，以便于以后查询分析，也可以连入矿井监测系统进行实时监测。数据处理终端中的触屏显示器上的控制按钮包括查看历史数据按钮、参数设定、设置显示时间间隔、确定和取消按钮，其中参数设定按钮点开后又有设置煤的灰分、设置矸石的灰分、设置矸石量的阈值、设置辐射强度-含矸率转换公式参数这四个按钮，通过这些按钮可以控制显示数据，查询历史数据，还可以向数据处理终端中的单片机输入控制参数等功能。防爆壳体的应用可使得装置在矿井恶劣环境下安全使用。使用该仪器测量煤矸混合物中的矸石量时，随着矸石比例的增加，探头探测到的自然辐射量也逐渐增加，据此可以根据矸石中自然射线的辐射强度计算出煤矸混合物中的矸石量。
图I是沉积岩放射性元素含量对比图。图2是本实用新型所述测量煤矸混合物中含矸量测量仪的结构示意图。图3是本实用新型所述测量煤矸混合物中含矸量测量仪外观的侧视图。图4是数据处理终端中的触屏显示器的工作面板。图5是数据处理终端中的触屏显示器输入参数的工作面板。图6是点开图4中的参数设置按钮后显示的工作面板。图7是NaI晶体(0100*100)探头布置图I-NaI晶体(0100*100)探头，2_光电倍增管，3_铝筒，4_数据处理终端中的单片机，5-数据处理终端中的触屏显示控制器，6-数据处理终端中的U盘，7-放顶煤液压支架放煤窗口开闭信号输出端，8-数据处理终端，9-防爆外壳，10-下调按钮，11-上调按钮，12-数据显示区，13-开关按钮14-设置参数区，15-输入参数显示区，图7中16-液压支架插板具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式
一种用于井下采煤方法的测量煤矸混合物中的矸石量的装置，由NaI晶体(0100*100)探头I、光电倍增管2、铝筒3、数据处理终端8、放顶煤液压支架放煤窗口开闭信号输出端7及防爆外壳9组成。其中数据处理终端8由数据处理终端中的单片机4、数据处理终端中的触屏显示控制器5、数据处理 终端中的U盘6组成。NaI晶体探头I获取自然Y射线辐射强度信息，并将所获取的Y射线辐射强度信息传递给光电倍增管2，光电倍增管2将辐射强度信息扩大并且转变为电信号并且传输到数据处理终端中的单片机4上，单片机4将电信号进行处理并且输出计算出的数据，数据传输到数据处理终端中的触屏显示控制器5，通过触屏显示控制器5显示当前的煤矸混合物中的含矸量，同时将测量数据以及采集时刻存储至数据处理终端中的U盘6，并且通过触屏显示控制器5上的控制按钮可以控制显示当前以及历史的数据，通过触屏显示控制器5上的控制按钮还可以向单片机输入控制参数。同时，单片机4还可以将计算出来的结果与设定好的含矸石量的阈值进行比较，从而确定放煤窗口是否应该关闭，并将该信息7传送到放顶煤液压支架的放煤窗口电液压控制系统，以控制放煤窗口的闭合，也可以通过网络将矸石量信息直接传输到地面实时监测控制系统。同时NaI晶体(0100*100)探头部分I、光电倍增管2这两个部分装在铝筒3中，从而保护NaI晶体探头和光电倍增管。装有NaI晶体探头I和光电倍增管2的铝筒布置在液压支架插板16的后面,见图7。数据处理终端中的触屏显示控制器5的控制面板见图4，触摸显示器上包括下调按钮10，上调按钮11，数据显示区12，开关按钮13，设置参数区14。首先通过开关按钮13打开显示器，在数据显示区12显示当前的矸石量，通过上调按钮11、下调按钮10可以显示当前以及历史的数据，通过设置参数区14包括参数设置和设定显示间隔选项，通过点击触屏上按钮可以设置相关的参数，点击设定时间间隔按钮后会在数据显示区12显示图5的输入参数工作面板，点击设定相关参数后会显示图6的参数选项，包括设置煤的灰分、设置矸石的灰分、设置矸石量阈值、设置辐射强度-含矸量转换公式参数，点击按钮后在数据显示区12显示图5的输入参数工作面板，输入参数后按确定键回到主界面。以上所举实施例仅用为方便举例说明本实用新型，在本实用新型所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。
权利要求1.一种用于井下采煤方法測量煤矸混合物中矸石量的装置，其特征在于所述的装置包括检测部分以及与其相接的数据处理終端，所述的检测部分包括铝筒、位于铝筒内部的NaI晶体探头和光电倍增管，所述的数据处理終端包括单片机、触屏显示控制器和U盘；NaI晶体探头获取矸石自然Y射线辐射強度信息，并将所获取的Y射线辐射強度信息传递给光电倍增管，经过光电倍增管的放大转化作用，将晶体探头获得的信号传递到数据处理终端中的单片机，单片机按照已经设定好的程序将电信号进行处理，计算出煤矸混合物中的矸石量，并且将数据输出，数据传输到数据处理終端中的触屏显示器。
2.如权利要求I所述的用于井下采煤方法測量媒矸混合物中矸石量的装置，其特征在于所述的装置设置有网络接ロ，通过网络将矸石量信息直接传输到地面实时监测控制系统。
3.如权利要求I所述的用于井下采煤方法測量媒矸混合物中矸石量的装置，其特征在于所述的装置外部设置有防爆外売。
4.如权利要求I所述的用于井下采煤方法測量媒矸混合物中矸石量的装置，其特征在干数据处理終端中设置有与单片机相接的开闭信号输出端。
专利摘要本实用新型涉及一种用于井下采煤方法测量煤矸混合物中矸石量的装置，所述的装置包括检测部分以及与其相接的数据处理终端，所述的检测部分包括铝筒、位于铝筒内部的NaI晶体探头和光电倍增管，所述的数据处理终端包括单片机、触屏显示控制器和U盘；NaI晶体探头获取矸石自然γ射线辐射强度信息，并将所获取的γ射线辐射强度信息传递给光电倍增管，经过光电倍增管的放大转化作用，将晶体探头获得的信号传递到数据处理终端中的单片机，单片机按照已经设定好的程序将电信号进行处理，计算出煤矸混合物中的矸石量，并且将数据输出，数据传输到数据处理终端中的触屏显示器。
文档编号G01N23/00GK202442974SQ201120548590
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者刘长友, 卫建清, 张宁波 申请人:青岛天迅电气有限公司