一种综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统。该系统包括：振动加速度传感器；声压传感器；声压传感器安装固定装置；2个冲击力传感器；2个冲击力传感器安装固定装置；矿用便携式测振仪；电缆。振动加速度传感器吸附于液压支架后尾梁背部；声压传感器通过设计的圆筒形安装固定装置，亦吸附于后尾梁背部；1个冲击力传感器通过设计的安装固定装置固定在悬臂梁上，悬臂梁位于放煤口正下方，另1个冲击力传感器通过设计的盒形安装固定装置固定在后尾梁背部；振动加速度传感器、声压传感器和冲击力传感器分别通过电缆与矿用便携式测振仪连接，采集并储存垮落煤岩特征信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统，尤其是该系统能同时采集三种综放工作面垮落煤岩特征信号。
技术介绍
煤炭是我国一次能源的主体，综合机械化放顶煤开采方法是实现厚煤层(一般煤层厚度>3.5m)开采的高产、高效的有效方法之一，其实质就是在开采煤层的底部，布置采煤工作面，先由采煤机割掉支架前底部煤层，并由前部刮板机运出，然后再利用三机配套协调关系自动移动综采设备，将采煤工作面向前推移，与此同时工作面利用自身的矿山压力，将支架顶后部的顶煤破碎并促使其垮落，而后将这些垮落的顶煤由工作面支架下方的后部刮板机运出工作面。该方法虽然成倍地提高了厚煤层的产量和效率,但我国综放开采仍存在许多亟待解决的问题，垮落煤岩性状识别这一关键问题还没有得到很好的解决。垮落煤岩性状识别这一问题表现为自动化和智能化程度低，采出率不高等问题，尤其是综放开采中的关键工艺顶煤的放落仍采用放煤工手动操控电液换向阀来进行控制。放煤工通过肉眼观察来控制放煤口的开关，极易造成顶煤的“欠放”或“过放”现象。针对目前综放工作面垮落煤岩性状识别这一关键问题，首要需要获取综放工作面垮落煤岩特征信号。由于煤与岩石的硬度不同，故顶煤放落过程中造成的振动、声压及冲击力信号是不同的。因此，可以设计一种可以获取振动、声压与冲击力三种煤岩特征信号采集系统应用于综放工作面，从而采集到综放工作面三种垮落煤岩特征信号，为解决综放工作面垮落煤岩性状识别这一问题提供基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种能同时三种煤岩特征信号的综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的：该系统包括：振动加速度传感器，声压传感器，声压传感器安装固定装置，冲击力传感器M和冲击力传感器N，冲击力传感器安装固定装置A和冲击力传感器安装固定装置B，矿用便携式测振仪，电缆；振动加速度传感器吸附于液压支架后尾梁背部；声压传感器固定在声压传感器安装固定装置内，声压传感器安装固定装置吸附于后尾梁背部；冲击力传感器M固定在冲击力传感器安装固定装置A内，冲击力传感器安装固定装置A位于液压支架与后部刮板输送机之间；冲击力传感器N固定在冲击力传感器安装固定装置B内，冲击力传感器安装装置B焊接于后尾梁背部；振动加速度传感器、声压传感器和冲击力传感器分别通过电缆与矿用便携式测振仪连接。所述的声压传感器安装固定装置由圆筒形外壳，垫圈，螺栓构成；圆筒形外壳底部封装有磁性材料，用以吸附于液压支架后尾梁背部；顶部开有圆孔，用以放置声压传感器；中部周向开有4个螺纹孔，螺栓通过外壳上的螺纹孔压紧垫圈，从而固定声压传感器。所述的冲击力传感器安装固定装置A由架子支撑钢板，传感器支撑钢板，悬臂梁，螺栓，角钢构成；架子支撑钢板和两个角钢焊接在悬臂梁上，做成支撑架；传感器支撑钢板平行于悬臂梁焊接在架子支撑钢板上，冲击力传感器M放置于悬臂梁与传感器支撑钢板之间，螺栓通过悬臂梁上的螺纹孔对该冲击力传感器M进行固定；螺栓通过传感器支撑板上的螺纹孔对冲击力传感器M进行预压紧；悬臂梁用以直接接触顶煤放落过程中的煤或矸石。所述的冲击力传感器安装固定装置B由悬臂梁，开口的盒形结构，螺栓，弹簧，挡板构成；由钢板构成的开口盒形结构开口朝下，内部固定有弹簧，弹簧与挡板相连；该盒形结构顶部焊接在液压支架后尾梁背部，开口处焊接悬臂梁；悬臂梁用以直接接触顶煤放落过程中的煤或矸石；螺栓通过悬臂梁上的螺纹孔固定冲击力传感器N，与预先压缩的弹簧相连的挡板对冲击力传感器N进行预压紧。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出附图说明图1是本专利技术结构框图。图2是本专利技术三种传感器布置方案。图3是本专利技术冲击力传感器的布置原理图。图4是本专利技术冲击力传感器安装固定装置A。图5是本专利技术冲击力传感器安装固定装置B。图6是本专利技术声压传感器安装固定装置。其中，图1包括：1.振动加速度传感器，2.声压传感器，3.冲击力传感器，4.矿用便携式测振仪，5.液压支架后尾梁背部，6.设计的安装固定装置，7.后尾梁背部，8.液压支架与后部刮板输送机之间，9液压支架两立柱之间；图2包括：10.声压传感器布置点，11.振动加速度传感器布置点，12.冲击力传感器N布置点，13.冲击力传感器M布置点；图4包括：14.传感器支撑钢板，15.悬臂梁，16.架子支撑钢板，17.螺栓，18.角钢，19.冲击力传感器M，20.螺栓；图5包括：21.悬臂梁，22.螺栓，23.开口的盒形结构，24.冲击力传感器N，25.弹簧，26.挡板；图6包括：27.外壳，28.声压传感器，29.螺栓，30.垫圈。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例不能用于解释对本专利技术保护范围的限制。如图1所示，本实施实例由振动加速度传感器1、声压传感器2、冲击力传感器3、设计的固定装置6、矿用便携式测振仪4及电缆组成；所述的振动加速度传感器与声压传感器固定在液压支架后尾梁背部5，通过电缆分别与矿用便携式测振仪连接；所述的冲击力传感器M固定在位于液压支架与后部刮板输送机之间8的安装固定装置内，冲击力传感器N固定在焊接于后尾梁背部7的安装固定装置内，通过电缆分别与矿用便携式测振仪连接；所述的矿用便携式测振仪放置于液压支架两立柱9之间；所述的振动加速度传感器、声压传感器分别采集顶煤放落过程中煤或矸石冲击液压支架后尾梁的振动信号、声压信号，将其转换为模拟电信号；冲击力传感器拾取顶煤放落过程中煤或矸石落在悬臂梁结构上的冲击力信号，将其转换为模拟电信号；矿用便携式测振仪对采集的模拟电信号进行处理并转化为数字信号进行存储。图2是本专利技术三种(四个)传感器布置方案。为了破碎顶煤，低位放顶煤液压支架的后尾梁上下摆动，后尾梁在下限位置距离地面的距离约为0.7m。为了不影响后部刮板输送机运煤，用以获取冲击力信号的第二个冲击力传感器的悬臂梁距地面的高度应高于0.5m；为了不影响后尾梁的摆动，用以测试冲击力传感器的悬臂梁距地面的高度低于0.7m；因此用以测试冲击力传感器的悬臂梁距离地面的高度为0.5～0.7m，冲击力传感器M布置点13位于的悬臂梁距离地面的高度选为0.6m，具体的安装固定装置如图4所示，而振动加速度传感器布置点11、声压传感器布置点10和冲击力传感器N布置点12位于放顶煤液压支架后尾梁背部，分别通过磁性吸座和设计的安装固定装置固定。图3为本专利技术冲击力传感器的布置原理图，假设冲击力的时间间隔足够长，则冲击力消失的瞬间，悬臂梁的一点产生的位移最大为2倍的扰度。若冲击力传感器的预压紧位移大于2倍的扰度，则在连续的冲击力作用下，冲击力传感器能始终保持在预压紧状态，从而获取真实有效的冲击力信号。图4为本专利技术冲击力传感器安装固定装置A，支撑钢板16和两个角钢18焊接与悬臂梁15上，做成支撑架；冲击力传感器M19通过螺栓17固定在悬臂梁15上；根据冲击力传感器M的尺寸，在架子支撑钢板16与悬臂梁15平行的方向上焊接传感器支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统，其特征是：该系统包括：振动加速度传感器，声压传感器，声压传感器安装固定装置，冲击力传感器M和冲击力传感器N，冲击力传感器安装固定装置A和冲击力传感器安装固定装置B，矿用便携式测振仪，电缆；振动加速度传感器吸附于液压支架后尾梁背部；声压传感器固定在声压传感器安装固定装置内，声压传感器安装固定装置吸附于后尾梁背部；冲击力传感器M固定在冲击力传感器安装固定装置A内，冲击力传感器安装固定装置A位于液压支架与后部刮板输送机之间；冲击力传感器N固定在冲击力传感器安装固定装置B内，冲击力传感器安装装置B焊接于后尾梁背部；振动加速度传感器、声压传感器和冲击力传感器分别通过电缆与矿用便携式测振仪连接。

【技术特征摘要】
1.一种综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统，其特征是：该系统包括：振动加速度传感器，声压传感器，声压传感器安装固定装置，冲击力传感器M和冲击力传感器N，冲击力传感器安装固定装置A和冲击力传感器安装固定装置B，矿用便携式测振仪，电缆；振动加速度传感器吸附于液压支架后尾梁背部；声压传感器固定在声压传感器安装固定装置内，声压传感器安装固定装置吸附于后尾梁背部；冲击力传感器M固定在冲击力传感器安装固定装置A内，冲击力传感器安装固定装置A位于液压支架与后部刮板输送机之间；冲击力传感器N固定在冲击力传感器安装固定装置B内，冲击力传感器安装装置B焊接于后尾梁背部；振动加速度传感器、声压传感器和冲击力传感器分别通过电缆与矿用便携式测振仪连接。
2.根据权利要求1所述的综放工作面垮落煤岩特征信号采集系统，其特征是：所述的声压传感器安装固定装置由圆筒形外壳，垫圈，螺栓构成；圆筒形外壳底部封装有磁性材料，用以吸附于液压支架后尾梁背部；顶部开有圆孔，用以放置声压传感器；中部周向开有4个螺纹孔，螺栓通过外壳上的螺纹孔压紧垫圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淼，李一鸣，焦亚博，薛光辉，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11