矿山动力灾害一体化预警装置制造方法
【专利摘要】本实用新型一种矿山动力灾害一体化预警装置，属于煤矿开采动力灾害预测评价领域，本实用新型将煤岩应力、煤岩地音、煤岩电场、煤岩温度、煤体解吸瓦斯传感器集成为一体化探头与动力灾害分析器构成矿山动力灾害预警装置，该装置既能预测动力灾害类型、级别，同时也能评价防治措施的解危效果，达到有效预防矿山动力灾害的目的，时一体化预警装置低能耗、体积小、结构简单、抗干扰性强，对减少矿山动力灾害引起的安全事故、提高回采巷道的安全性具有重大意义。
【专利说明】矿山动力灾害一体化预警装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矿开采动力灾害预测评价领域，具体涉及一种矿山动力灾害一体化预警装置。
【背景技术】
[0002]煤与瓦斯突出、冲击地压是煤矿生产中遇到的最严重动力灾害。煤与瓦斯突出发生时，井下煤体向巷道或采场抛出大量煤炭、喷出大量瓦斯；冲击地压发生时，井下巷道或采掘工作面被迅猛破坏，破坏时间仅几秒到十几秒，破坏范围可达几百米，抛射出煤炭可达几万吨。截至2012年底我国已有煤与瓦斯突出矿井1141个，冲击地压矿井142个，随着我国能源需求量的增加和开采强度的不断加大，未来几年我国大部分矿井将进入深部开采阶段。深部煤与瓦斯突出矿井若发生冲击地压，可能诱发破坏性更大的煤与瓦斯突出，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸等次生灾害，表现为两种灾害互相影响；在采取常规煤与瓦斯突出防治措施后，若单纯按煤与瓦斯突出煤层危险评价方法，已判定为安全的煤层，可能发生冲击地压-煤与瓦斯突出复合动力灾害(以下简称复合型动力灾害)，造成大量设备损坏及人员伤亡，表现为两种动力灾害相互复合。所以，随着矿井进入深部开采后，两种动力灾害互为共存，互相影响，相互复合，使煤矿动力灾害更加复杂，预测防治更加困难。因而研究矿山动力灾害一体化预警装置成为实现冲击地压和煤与瓦斯突出矿井深部煤炭安全高效开采的重大需求。
[0003]目前，我国在预测冲击地压煤岩动力灾害方面主要有钻屑法预测、微震预测、地音预测、电磁辐射预测，声发射预测等，在预测煤与瓦斯突出煤岩动力灾害方面主要有钻屑法预测、瓦斯压力预测、煤体温度法预测、声发射预测、电磁辐射预测等。由于冲击地压和煤与瓦斯突出的随机性、突发性和复合性，以及破坏形式的多样性、使得冲击地压和煤与瓦斯突出的预测工作变得极为困难复杂，单凭冲击地压和煤与瓦斯突出预测的独立预测研究或单一方法是不可靠的，应根据矿井具体情况，集中尽可能多的监测手段进行综合分析预测。
[0004]煤岩应力、煤岩破裂辐射地音振时和解吸瓦斯流动辐射地音振时、煤岩破裂辐射电场和解吸瓦斯流动辐射电场、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度和煤体解吸瓦斯含量五种监测信息相互验证，虽然都能反映动力灾害信息，但其监测的物理信息又有区别:煤岩应力反映的是煤岩受力状态，但对煤岩瓦斯状态不敏感；煤岩破裂辐射地音振时和解吸瓦斯流动辐射地音振时可反映煤岩受力破裂和瓦斯压力，但对煤岩弹性应力阶段的变化反映不敏感，敏感程度和特征也不同；煤岩电场反映的是煤岩破裂程度和瓦斯运移带来的电荷感应变化，但对煤岩弹性应力阶段的变化反映不敏感，敏感程度和特征也不同；煤岩温度反映的是煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射的温度变化，但对煤岩应力的变化反映不敏感；煤体解吸瓦斯含量反映的是煤层瓦斯压力变化，但对煤体的应力状态反应不敏感。所以煤岩应力、煤岩破裂辐射地音振时和解吸瓦斯辐射地音振时、煤岩破裂辐射电场和解吸瓦斯流动辐射电场、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度、煤体解吸瓦斯含量五种物理信息相互补充相互验证，增加了评价煤与瓦斯突出、冲击地压以及复合型动力灾害可靠性和可信度。同理，煤岩应力、煤岩破裂辐射地音振时和解吸瓦斯流动辐射地音振时、煤岩破裂辐射电场和解吸瓦斯流动辐射电场、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度、解吸瓦斯含量五种信息监测不能被其它监测仪器代替。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型提出一种矿山动力灾害一体化预警装置，以达到自动评价动力灾害类型、级别，同时也能评价防治措施的解危效果、提高回采巷道的安全性、简化装置结构和体积同时提高抗干扰性的目的。
[0006]—种矿山动力灾害一体化预警装置,包括煤岩应力传感器、煤岩地音传感器、煤岩电场传感器、煤岩温度传感器、煤岩瓦斯传感器、信号调理器、微处理器、键盘、显示器和报警器；所述的煤岩应力传感器的输出端、煤岩地音传感器的输出端、煤岩电场传感器的输出端、煤岩温度传感器的输出端、煤岩瓦斯传感器输出端分别通过信号调理器连接微处理器的五路输入端，微处理器的另一路输入端连接键盘的输出端，微处理器的一路输出端连接显示器的输入端，微处理器的另一路输出端连接报警器的输入端。
[0007]本实用新型优点:
[0008]1、本实用新型将煤岩应力、煤岩地音、煤岩电场、煤岩温度、煤体解吸瓦斯传感器集成为一体化探头与动力灾害分析器构成矿山动力灾害预警装置，该装置既能预测动力灾害类型、级别，同时也能评价防治措施的解危效果，达到有效预防矿山动力灾害的目的，对减少矿山动力灾害引起的安全事故、提高回采巷道的安全性具有重大意义。
[0009]2、根据煤岩应力不同、煤岩破裂辐射地音振时和解吸瓦斯流动辐射地音振时不同、煤岩破裂辐射电场和解吸瓦斯流动辐射电场不同、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度变化不同和煤体解吸瓦斯含量不同，给出评价参量和评价指标。
[0010]3、采取层次多元自动分析，判断动力灾害类型和危险级别，装置实用易行，不需人工干预具有自动分析的能力。
[0011]4、动力灾害分析器是能够实现对五种参数数据采集、特征参数提取、数据融合及综合预警的仪器，通过提取冲击地压、煤与瓦斯突出以及复合型动力灾害的特征信息，应用层次分析法，对多个传感器的数据信息进行融合处理，实现对冲击地压、煤与瓦斯突出以及复合型动力灾害的分类、分级综合评定功能，同时一体化预警装置低能耗、体积小、结构简单、抗干扰性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型一种实施例的整体结构框图；
[0013]图2为本实用新型一种实施例的信号调理器电路图；
[0014]图3为本实用新型一种实施例的微处理器电路图；
[0015]图4为本实用新型一种实施例的回采工作面探头布置示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。
[0017]如图1所示，一种矿山动力灾害一体化预警装置，包括煤岩应力传感器、煤岩地音传感器、煤岩电场传感器、煤岩温度传感器、煤岩瓦斯传感器、信号调理器、微处理器、键盘、显不器和报警器；所述的煤岩应力传感器的输出端、煤岩地音传感器的输出端、煤岩电场传感器的输出端、煤岩温度传感器的输出端、煤岩瓦斯传感器输出端分别通过信号调理器连接微处理器的五路输入端，微处理器的另一路输入端连接键盘的输出端，微处理器的一路输出端连接显示器的输入端，微处理器的另一路输出端连接报警器的输入端。
[0018]本实用新型实施例中，煤岩应力传感器采用应变片，煤岩地音传感器采用CZ9300防爆一体化振动变送器，煤岩电场传感器采用申请号为200810013033.4专利中的岩体电荷福射测试仪，煤岩温度传感器米用0S36SM系列传感器,煤岩瓦斯传感器米用SJH-5型号的红外甲烷传感器；如图2所示，上述五个传感器的输出端分别连接五个信号调理器的五个输入端SIN-1N，五个信号调理器的五个输出端SIN_0UT依次连接微处理器的P6.1/A1(96)、Ρ6.2/Α2 (97)、Ρ6.3/Α3 (1)、Ρ6.4/Α4 (2)、Ρ6.5/Α5 (3);如图 3 所示，所述的微处理器采用的型号为MSP430F449IZP ;微处理器的输入端Pl.0?Pl.7 (80?87)依次连接键盘的输出端；微处理器的输出端Ρ2.0 (79)连接蜂鸣器的输入端；微处理器的输出端12?26,52?55连接显示器的输入端，所述的显示器采用IXD048型显示器；本实用新型实施例中，还设置有AT45DB041B-SI型号存储器，连接微处理器的46?49端口 ；微处理器还设置有外围电路，包括电源、时钟和数据传输接口。
[0019]本实用新型实施例中，如图4所示，当回采巷道形成后，向运输顺槽和回风顺槽内帮煤体打钻，孔径130mm，孔深10m，孔间隔20m ;在孔底安装复合型一体化监测探头(传感器)，探头通过信号调理器连接微处理器，安装完毕后打开电源，进行数据实时监测。
【权利要求】
1.一种矿山动力灾害一体化预警装置，其特征在于:包括煤岩应力传感器、煤岩地音传感器、煤岩电场传感器、煤岩温度传感器、煤岩瓦斯传感器、信号调理器、微处理器、键盘、显不器和报警器；所述的煤岩应力传感器的输出端、煤岩地音传感器的输出端、煤岩电场传感器的输出端、煤岩温度传感器的输出端、煤岩瓦斯传感器输出端分别通过信号调理器连接微处理器的五路输入端，微处理器的另一路输入端连接键盘的输出端，微处理器的一路输出端连接显示器的输入端，微处理器的另一路输出端连接报警器的输入端。
【文档编号】E21F17/18GK203452852SQ201320527436
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】潘一山, 罗浩, 李祁, 李忠华, 李国臻, 尹万蕾, 邱兆云, 郑文红 申请人:辽宁工程技术大学