一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，包括采集单元、声光报警装置和控制器；采集单元包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽(简称辅运顺槽)侧向施工的钻孔内，图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，孔内图像采集装置设置在钻孔内，孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；控制器内设置有分析模块和图像处理模块；位移数据采集装置和图像数据采集装置均与控制器的信号输入端电连接，声光报警装置与控制器的信号输出端电连接。该装置施工与安装操作简便，监测结果稳定可靠。

A device for monitoring and predicting the end caving of coal mine working face

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置
本技术涉及煤矿工作面开采安全隐患的监测与预报领域，具体涉及一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置。
技术介绍
目前，大部分矿区都面临煤层开采过程中存在不同程度的工作面大面积端头悬顶难题，端头悬顶是普遍存在的现象。端头悬顶是指：在正常回采期间，工作面上下端头的一定区域内，顶板不能随着工作面的推进及时垮落的现象。根据国家安全生产标准化生产相关管理实施制度，端头悬顶的面积小于10m2属于正常范围。然而，大面积端头悬顶易突然垮落会造成强烈动载，冲击支架，严重危及人员与设备的安全；同时，端头较大的悬顶面积，将导致新风通过端头悬顶流向采空区，影响工作面通风的安全。然而，端头悬顶垮落的走向垮落步距和倾向悬伸长度真实数据获取难度较大，悬顶垮落和破断机理不明，按照经验结果进行的悬顶处理效果不佳，严重影响工作面正常推进。由于井下作业环境较为艰苦，采空区安全隐患较大，采空区禁止行人通行。当前人们实际测定端头悬顶的尺寸和垮落步距均是人为观察和估算，或按照经验类比进行推测，人员统计的随机性与经验公式的类比性，均缺乏科学的测定和分析。同时，现场缺乏及时的监测和预报，被动的等待端头悬顶的自然垮落危害性较大；过度的处理端头悬顶范围，会造成经济成本和技术成本增加。因此，本申请提出一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本技术提供了一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：>一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，包括采集单元、声光报警装置和控制器；所述采集单元包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，所述位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工的钻孔内，所述图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，所述孔内图像采集装置设置在所述钻孔内，所述孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；所述声光报警装置安装在工作面端头支架顶梁底部；所述控制器内设置有分析模块和图像处理模块，所述位移数据采集装置和图像数据采集装置均与所述控制器的信号输入端电连接，所述声光报警装置均与所述控制器的信号输出端电连接。优选地，所述孔外图像采集装置还包括照明装置，所述照明装置设置在所述孔外图像采集装置旁边。优选地，所述位移数据采集装置为多点位移传感器或机械式多点位移计，所述孔内图像采集装置为高清钻孔窥视仪，所述孔外图像采集装置为工业照相机。优选地，所述声光报警装置建立了三级预报功能，所述三级预报功能按照颜色区分为绿、黄、红三种。优选地，所述控制器为AT89C52单片机，所述多点位移传感器或机械式多点位移计与所述单片机的P1.0端口电连接，所述高清钻孔窥视仪与所述单片机的P1.1端口电连接，所述工业照相机与所述单片机的P1.2端口电连接，所述声光报警装置分别与所述单片机的P2.0和P2.1端口电连接。本技术提供的煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，包括采集单元、声光报警装置和控制器；采集单元包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工的钻孔内，图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，孔内图像采集装置设置在钻孔内，孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位，可根据不同工作面的特定开采条件，较为准确的确定工作面端头悬顶的尺寸、垮落步距，并及时的为一线工人提供安全分级预报，保障工作面人员与设备安全，保证高效、绿色开采，该装置施工与安装操作简便，监测结果稳定可靠。附图说明图1为本技术实施例1的位移数据采集装置的安装结构示意图；图2为本技术实施例1的煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置的硬件连接框图；图3为本技术实施例2的辅运顺槽钻孔布置图；其中，(a)为三个测站的走向剖面图；(b)为测站钻孔的倾向剖面；图4为本技术实施例2的第I测站不同基点位移量分析图；图5为本技术实施例2的第II测站不同基点位移量分析图；图6为本技术实施例2的第I测站的三种窥视结果图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。实施例1本技术提供了一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，具体如图1和图2所示，包括采集单元1、声光报警装置2和控制器3；采集单元1包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工的钻孔内，如图1所示，图中黑点为位移数据采集装置的安装位置，本实施例在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工了三个钻孔，第一个钻孔与水平面的夹角为16°，钻孔内沿高度方向均匀设置了3个位移数据采集装置，最高处的位移数据采集装置的高度为10m；第二个钻孔与水平面的夹角为27°，钻孔内沿高度方向均匀设置了2个位移数据采集装置，最高处的位移数据采集装置的高度为20m；第三个钻孔与水平面的夹角为37°，钻孔内沿高度方向均匀设置了3个位移数据采集装置，最高处的位移数据采集装置的高度为30m；图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，孔内图像采集装置设置在钻孔内，孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；通过对孔内外环境同时监测，监测结果更加真实。声光报警装置2安装在工作面端头支架顶梁底部；顶梁下方是工作面相对比较安全的地方，可以防止报警单元顶板淋水、受潮。控制器3内设置有分析模块和图像处理模块，位移数据采集装置和图像数据采集装置均与控制器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，其特征在于，包括采集单元(1)、声光报警装置(2)和控制器(3)；/n所述采集单元(1)包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，所述位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工的钻孔内，所述图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，所述孔内图像采集装置设置在所述钻孔内，所述孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；/n所述声光报警装置(2)安装在工作面端头支架顶梁底部；/n所述控制器(3)内设置有分析模块和图像处理模块，所述位移数据采集装置和图像数据采集装置均与所述控制器(3)的信号输入端电连接，所述声光报警装置(2)与所述控制器(3)的信号输出端电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，其特征在于，包括采集单元(1)、声光报警装置(2)和控制器(3)；
所述采集单元(1)包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，所述位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工的钻孔内，所述图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，所述孔内图像采集装置设置在所述钻孔内，所述孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；
所述声光报警装置(2)安装在工作面端头支架顶梁底部；
所述控制器(3)内设置有分析模块和图像处理模块，所述位移数据采集装置和图像数据采集装置均与所述控制器(3)的信号输入端电连接，所述声光报警装置(2)与所述控制器(3)的信号输出端电连接。


2.根据权利要求1所述的煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，其特征在于，所述孔外图像采集装置还包括照明装置，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴群英，黄庆享，贺雁鹏，李锋，张哲鹏，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61