一种矿井注浆管路接头漏液的无线监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于监测矿井注浆管路接头处漏液情况的装置，属于矿井漏液监测技术领域。

背景技术：

煤层自燃是矿井开采过程中的主要自然灾害之一，为防治煤层自燃引起的矿井火灾，煤矿常常采用灌浆防灭火技术，灌浆防灭火一般是在地表将不燃性的固体材料颗粒化后制成悬浮液然后通过长距离的灌浆管路输送到井下的防灭火区域。灌浆管路一般采用6~10m/根的钢管，利用法兰连接钢管后沿井巷敷设，根据用浆地点的不同输浆管路的长度不等，一般在几百米至数千米之间，随着灌浆管路的老化，灌浆管路、尤其是各节管路之间的接头位置容易出现漏浆问题。

管路漏浆不仅会导致到达用浆地点的有效浆液量减少，还会对井巷环境造成极大的污染，因此漏浆事故发生后必须对漏浆点进行及时的修复。目前，一般采用人工巡查的方式进行灌浆管路的巡检，但由于灌浆管路沿井巷敷设，沿程路线较长，并且有些情况下灌浆管路还被敷设在一些偏远的、人员不易到达的回风巷道中，采用人工巡检管路漏浆的工作量大，耗费人力多，且效率较低，因此管路漏浆实时自动监测具有重要的意义。

目前现有的针对输浆、输水管路漏浆的监测一般以基于管路压力、流量和流态测试分析的技术为主，由于压力、流量存在误差，且灌浆系统本身流态变化大不固定，依靠上述途径的漏液监测方式的可靠性不足，尤其是当漏浆量小时，管路内流量和压力的变化本身就不明显，这种情况下基于流量和压力监测就难以判断是否存在漏液。鉴于此，需要研究精准度更高、适用性更好的矿井漏浆监测方法。

技术实现要素：

针对现有的矿井漏浆、漏液监测方法可靠性不足的问题，本实用新型提出了一种矿井注浆管路接头漏液的无线监测装置，在矿井注浆管路的接头处安装无线监测装置，当接头出现漏液现象，液体进入监测装置内，与装置内的遇水升温材料发生反应，通过测温传感器监测温度变化，确定接头处漏液情况。本实用新型装置结构简单、安装容易，对漏液的检测精准度较高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术手段：

一种矿井注浆管路接头漏液的无线监测装置，包括无线漏液监测器和无线接收模块。所述的无线漏液监测器包括监测器主体和监测器上盖，监测器上盖覆盖在注浆管路接头的正上方，监测器主体在注浆管路接头的正下方，监测器主体和监测器上盖通过对称分布的螺栓连接，并且二者将注浆管路接头处加持在无线漏液监测器内部。

所述的监测器主体包括一无盖箱体，以及安装于箱体内部的导液漏斗、螺纹连接管、漏液检测棒、测温导线和无线发射模块，导液漏斗上部开口的四周与箱体的内壁固定在一起，导液漏斗的底部开口为导液孔，导液孔通过等径开孔的螺纹连接管与漏液检测棒相连；漏液检测棒通过测温导线与无线发射模块相连。

所述的漏液检测棒包括检测棒收纳筒、检测填充物和测温传感器，检测棒收纳筒一端开口，开口处通过螺纹连接管连接导液孔，检测棒收纳筒内安装检测填充物和测温传感器，所述的检测填充物为氧化钙；测温传感器与测温导线的一端相连，测温导线的另一端连接无线发射模块。

当矿井注浆管道接口处发生漏液，液体从监测器箱体上方进入箱体内，液体通过导液漏斗，从漏斗底部的导液孔流入漏液检测棒，与检测棒内的氧化钙发生反应进而生热，测温传感器检测氧化钙温度变化，并通过测温导线将温度实时发送到无线发射模块，无线发射模块将温度转化为无线信号发送到无线接收模块。

进一步的，所述的监测器主体还包括泄浆管道，泄浆管道为圆柱型或圆锥型，泄浆管道的一端固定在导液漏斗上，并且高于导液孔，泄浆管道的另一端固定在箱体内壁上，泄浆管道将导液漏斗与箱体外侧相连。

所述的无线接收模块包括电源、无线接收机、单片机、液晶显示模块和通讯接口，电源为无线接收模块供电，无线接收机接收无线发射模块发送的无线信号，单片机处理无线信号，并对每一个监测器的信号进行唯一的寄存器地址分配，液晶显示模块显示该监测器对应的管路接头的温度变化图和是否漏液，通讯接口与井下监测分站连接，将注浆管路漏液信息传递给井下监控网络和地表的监测主机。

进一步的，所述的电源采用锂电池。

所述的无线发射模块包括ad转换机、单片机和无线发射机，ad转换机接收测温传感器检测的温度信号并发送到单片机，单片机控制无线发射机以无线信号的形式将温度信号发送到无线接收模块。

进一步的，一个无线接收模块可以同时接收、处理多个无线发射模块的信号。

进一步的，所述的监测器上盖为一段中间突扩的半圆柱型不锈钢板，钢板两翼各外延一段平板，外延的平板上对称设置了螺栓孔。

进一步的，所述的监测器主体的箱体、导液漏斗、泄浆管道、螺纹连接管和检测棒收纳筒均采用不锈钢材料。

进一步的，在监测器主体的箱体内部、位于导液漏斗下方的空间充填了吸湿干燥剂。

进一步的，所述的无线发射模块安装在导液漏斗下方且固定在箱体内壁上。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本实用新型提出了一种矿井注浆管路接头漏液的无线监测装置，监测器主体和监测器上盖将管路接头加持在监测器内，接头正下方设置了导液漏斗，发生漏液时，漏液从接头流入导液漏斗，并从导液漏斗下方的导液孔进入漏液检测棒，与漏液检测棒中的氧化钙发生化学反应，产生热量，检测棒中的测温传感器实时检测氧化钙温度，并将温度传递到无线发射模块，进而由无线发射模块发送到无线接收模块，当氧化钙温度超过设置的阈值，判定该接头漏液。与传统的漏液监测装置相比，本实用新型装置结构简单、成本较低、易于制作和铺设，且本实用新型装置具有更高的精准度和可靠性，本实用新型装置可以实时自动检测注浆管路接头漏液情况，节省了人力成本，提高了矿井的安全性。

附图说明

图1为本实用新型一种矿井注浆管路接头漏液的无线监测装置的结构示意图。

图2为本实用新型装置中无线漏液监测器的结构及其安装示意图。

图3为本实用新型装置中监测器主体的结构示意图。

图4为本实用新型装置中导液漏斗的结构示意图。

图5为本实用新型装置中漏液检测棒的结构示意图。

图6为本实用新型装置中无线发射模块结构示意图。

图7为本实用新型装置中无线接收模块结构示意图。

其中，1为矿井注浆管路，1-1为管路接头，2为无线漏液监测器，3为无线接收模块，4为监测器上盖，5为监测器主体，6为螺栓，7为箱体，8为导液漏斗，8-1为导液孔，9为泄浆管道，10为螺纹连接管，11为漏液检测棒，11-1为检测棒收纳筒，11-2为检测填充物，11-3为测温传感器，12为测温导线，13为无线发射模块，13-1为发射天线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

一种矿井注浆管路接头漏液的无线监测装置，如图1所示，包括无线漏液监测器2和无线接收模块3，无线漏液监测器2安装在注浆管路1上，多个无线漏液监测器2可以同时连接一个无线接收模块3。

如图2所示，无线漏液监测器2包括监测器上盖4和监测器主体5，监测器上盖4为一段中间突扩的半圆柱型不锈钢板，钢板的两翼各外延一段平板，监测器主体5是无盖设计，且主体上有跟上盖一样大小的外延平板，在上盖和主体外延的平板上对称设置了螺栓孔。安装过程中，监测器上盖4覆盖在注浆管路接头1-1的正上方，监测器主体5在注浆管路接头的正下方，监测器主体5和监测器上盖4通过对称分布的螺栓6连接，并且二者将注浆管路接头处加持在无线漏液监测器2内部。

监测器主体5的结构如图3所示，主要包括箱体7、导液漏斗8、泄浆管道9、螺纹连接管10、漏液检测棒11、测温导线12和无线发射模块13。箱体7为无盖结构，导液漏斗8、泄浆管道9、螺纹连接管10、漏液检测棒11、测温导线12和无线发射模块13均安装在箱体7内部。监测器主体的箱体7、导液漏斗8、泄浆管道9和螺纹连接管10优选不锈钢材料。

如图4所示，导液漏斗上部开口的四周与箱体的内壁焊接在一起，组成漏液收集空间，导液漏斗的底部开口为导液孔8-1，螺纹连接管10的外直径与导液孔8-1的内直径相同，导液孔8-1通过螺纹连接管10与漏液检测棒11连通在一起。泄浆管道9有两个，形状为圆锥型，泄浆管道9的一端焊接在导液漏斗8的导液孔8-1的左右两侧，并且高于导液孔8-1，泄浆管道9的另一端焊接在箱体7左右两壁上，泄浆管道7将导液漏斗8与箱体7外侧相连，当管路漏浆较多超过泄浆管道底部高度时，泄浆管道7可以将导液漏斗中多余的漏液排出到监测器外，避免漏浆过多堵塞或损坏监测器。

漏液检测棒11的结构如图5所示，包括检测棒收纳筒11-1、检测填充物11-2和测温传感器11-3，检测棒收纳筒11-1为不锈钢材料，收纳筒的一端开口，开口直径与导液孔8-1直径相同，开口处通过螺纹连接管10连接导液孔8-1。检测棒收纳筒11-1的内部安装有测温传感器11-3，并在筒内填充了检测填充物11-2，本实用新型选用的检测填充物11-2为氧化钙，氧化钙遇水后会快速发热，有利于测温传感器11-3检测。测温导线12的一端接入到检测棒收纳筒11-1内，与测温传感器11-3相连，测温导线12的另一端连接无线发射模块13。

为了提高监测精度、避免井下潮湿空气中的水分对监测装置的干扰，在监测器主体2的箱体7内部、位于导液漏斗8下方的空间充填了吸湿干燥剂。为了进一步固定监测装置，在监测器主体5和监测器上盖4之间设置有橡胶垫圈。

无线发射模块13安装在导液漏斗8下方且固定在箱体7内壁上，如图6所示，无线发射模块13包括通讯接口、ad转换机、单片机和无线发射机，通讯接口通过测温导线12连接测温传感器11-3，并将测温传感器测量到的温度信号发送到ad转换机，ad转换机进一步将温度信号发送到单片机，单片机控制无线发射机，通过无线发射天线13-1以无线信号的形式将温度信号发送到无线接收模块。

无线接收模块3设置在注浆管道1所在的巷道内，如图7所示，无线接收模块3包括电源、无线接收机、单片机、液晶显示模块和通讯接口，电源优选锂电池，用于给无线接收模块供电，无线接收机接收无线发射模块发送的无线信号，一个无线接收模块3的单片机可以接收240路无线漏液监测器2中的温度信号，并对每一通道的信号进行唯一的寄存器地址分配。液晶显示模块可以循环显示所有接收到的监测器信号对应的管路接头的温度变化图和是否漏液。通讯接口可以采用rs485通讯协议与井下监测分站相连，通过监测分站，利用井下监控网络和地表的监测主机相连，将注浆管路漏液信息传递给井下监控网络和地表的监测主机，监测主机通过组态控制软件对无线接收模块3接收到的监测温度数据进行控制储存、分析并在线显示。

当矿井注浆管道接口处发生漏液，漏出的液体会从监测器箱体上方开口处进入箱体内，液体流过导液漏斗，从漏斗底部的导液孔流入漏液检测棒，与检测棒内的氧化钙发生化学反应进而生热，检测棒内的测温传感器实时检测氧化钙温度变化，并通过测温导线将温度信号发送到无线发射模块，无线发射模块中的无线发射机将温度转化为无线信号发送到无线接收模块，无线接收模块接收并处理无线信号，在液晶显示模块显示温度变化图，当检测到的温度超过无线接收模块单片机中设置的阈值，液晶显示模块显示该管道接口处漏液，同时，无线接收模块将管路漏液信息传递给井下监控网络和地表的监测主机。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细地说明，但是本实用新型并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。