大面积悬顶采空区智能监测预警设备制造技术

本实用新型专利技术公开了大面积悬顶采空区智能监测预警设备，包括工作层，工作层顶部安装有监测预警结构；监测预警结构包含有：预埋件、监测立柱、支撑架、太阳能板、控制箱体、避雷装置、GNSS监测主机、电池组件以及智能振动监测组件，本实用新型专利技术涉及煤矿开采安全监测技术领域，本案的有益效果为：能有效反映出大面积悬顶采空区岩体或煤体的变化情况，能精确、准确的反映出灾害体整体的动态变化过程，具备长期使用条件，灾害体的监测网络布设应重点监控主变形区的变形方式和变形趋势，同时兼顾整个潜在变形区的稳定情况，监测仪器应与治理区所处环境相适应，抗干扰强，灵敏度高等优点。灵敏度高等优点。灵敏度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
大面积悬顶采空区智能监测预警设备


[0001]本技术涉及煤矿开采安全监测
，具体为大面积悬顶采空区智能监测预警设备。

技术介绍

[0002]上个世纪八九十年代，全国煤炭开采实施“有水快流”政策，大多数地方煤矿采用落后的“房柱式”或“残柱式”打眼放炮采煤方法，技术装备水平低，生产工艺落后，以掘代采，采掘不分，留下了大量的房柱式采空区；近年来，随着开采深度的不断加大，很多矿井逐步进入房柱式采空区下方开采；榆林神府地区，所属矿井大多为资源整合矿井，整合前普遍采用房柱式(巷柱式)开采，老窑的无序开采形成了大量无规则的老空区，老空区内存在积水、积气、顶板、火区等众多隐患，且资料不明，严重威胁着矿井的安全生产；主要威胁为：在老空区下部或周边煤层回采期间，上覆煤层老空区顶板有可能突然大面积垮落而产生冲击地压甚至地震，损坏采煤设备，伤及人员；上覆老空区积水有可能突然涌入回采工作面，发生透水事故；老空区有毒有害气体还有可能涌入回采工作面，引起人员中毒事故；
[0003]并且现有的大面积悬顶采空区大多采用治理法、悬顶煤内部监测法和巷道内监测法：
[0004]1、治理法：包含强制放顶法、注水弱化法、定向水力压裂法等，优点是技术简单，效果明显直接；缺点是工程量和成本高，干扰回采工序，影响回采进度，弱化效果难以人为控制；
[0005]2、悬顶煤内部监测法：主要包括采空区内部布设的微振系统、顶板离层仪、锚杆索应力传感器、煤体应力计等设备，优点就是安装在悬顶煤采空区内部，监测手段直接准确，可直接测量煤体或岩体的垂直载荷应力；缺点为研究区域内多数煤矿大面积悬顶采空区已封闭，无法对采空区内实施监测，且安装过程存在安全隐患；
[0006]3、巷道内监测法：主要包含采煤巷道内布设的微振系统、顶板离层仪和锚杆索应力传感器等设备，优点是该监测手段针对现有采煤巷道更为直接准确，可以直接反应既有巷道的安全程度；缺点为井下所有设备需要具有防爆装置，信号传输、安装和供电均较为复杂，由于处在工作面内，严重影响回采进度鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

[0007]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：大面积悬顶采空区智能监测预警设备，包括工作层，工作层顶部安装有监测预警结构；
[0008]监测预警结构包含有：预埋件、监测立柱、支撑架、太阳能板、控制箱体、避雷装置、GNSS监测主机、电池组件以及智能振动监测组件；
[0009]预埋件埋设于工作层内部，监测立柱通过螺钉安装于预埋件顶部，支撑架安装于监测立柱一侧，太阳能板安装于支撑架顶部，控制箱体安装于监测立柱一侧，避雷装置安装于监测立柱上侧，GNSS监测主机安装于监测立柱顶部，电池组件埋设于工作层内部，智能振
动监测组件埋设于工作层内部。
[0010]优选的，电池组件包含有：地埋箱、蓄电池以及两个排线管；
[0011]地埋箱埋设于工作层内部，蓄电池安装于地埋箱内部，两个排线管一端与蓄电池连接，另一端贯穿地埋箱壁面，分别与立柱内部以及智能振动监测组件连接。
[0012]优选的，智能振动监测组件包含有：套管、智能测斜仪、震动传感器以及管接头；
[0013]套管埋设于工作层内部，智能测斜仪和震动传感器安装于套管内部，管接头安装于套管顶部，并且智能测斜仪与管接头之间采用螺丝固定后涂胶填缝密封，然后包上土工布进行防泥沙处理。
[0014]优选的，监测立柱上侧安装于雨量计，可以对悬顶采空区附近的降雨量数据进行收集。
[0015]优选的，控制箱体内部设有太阳能控制器、温度传感器以及远程监控器，可以对悬顶采空区附近的温度、影像信息进行收集，同时对太阳能板的充放电进行控制。
[0016]优选的，采用钻探机对工作层进行钻孔，并采用岩芯管冲击法干钻，在钻孔结束后，将套管放入到钻孔内部，在套管安装结束后既可进行回填，回填一般用膨润土球或原土沙。
[0017]有益效果
[0018]本技术提供了大面积悬顶采空区智能监测预警设备，具备以下有益效果：该智能监测预警设备专门为大面积悬顶采空区监测预警服务，同时为后期的调查评价、勘查和施工设计提供技术依据，具有以下优点：
[0019](1)本技术方案能有效反映出灾害体的变化情况；
[0020](2)本技术方案能精确、准确的反映出灾害体整体的动态变化过程；
[0021](3)本技术方案具备长期使用条件；
[0022](4)灾害体的监测网络布设应重点监控主变形区的变形方式和变形趋势，同时兼顾整个潜在变形区的稳定情况；
[0023](5)全面与重点相结合、控制性监测与重点区段监测相结合、传统监测手段与精密监测技术相结合；
[0024](6)监控方法既要切实真实地反映灾害整体动态变化，又要考虑仪器维护方便和节省投资；
[0025](7)监测仪器应与治理区所处环境相适应，抗干扰强，灵敏度高。
附图说明
[0026]图1为本技术所述大面积悬顶采空区智能监测预警设备的整体结构示意图。
[0027]图2为本技术所述大面积悬顶采空区智能监测预警设备的主视结构示意图。
[0028]图3为本技术所述大面积悬顶采空区智能监测预警设备的智能振动测斜仪整体结构示意图。
[0029]图中：1、工作层，2、预埋件，3、监测立柱，4、支撑架，5、太阳能板，6、控制箱体，7、避雷装置，8、GNSS监测主机，9、地埋箱，10、蓄电池，11、排线管，12、套管，13、振动测斜仪，14、管接头，15、雨量计。
具体实施方式
[0030]基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]请参阅图1
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3，实施例：大面积悬顶采空区智能监测预警设备，包括工作层1，工作层1顶部安装有监测预警结构；
[0032]需要说明的是，在使用过程中，监测预警结构用于对监测体水平、垂直两个方向的位移进行监测，能够很好地分析监测体的位移变形趋势，做到预防、预警的目的以及三维空间内进行全方位倾角测量和振动(频率、振幅)测量，实现了对煤矿中大面积悬顶采空区进行实时监测，在发生危险时，可以操作人员进行发出预警，具有能有效反映出灾害体的变化情况等优点；
[0033]在具体实施过程中，监测预警结构包含有：预埋件2、监测立柱3、支撑架4、太阳能板5、控制箱体6、避雷装置7、GNSS监测主机8、电池组件以及智能振动监测组件；
[0034]预埋件2埋设于工作层1内部，监测立柱3通过螺钉安装于预埋件2顶部，支撑架4安装于监测立柱3一侧，太阳能板5安装于支撑架4顶部，控制箱体6安装于监测立柱3一侧，避雷装置7安装于监测立柱3上侧，GNSS监测主机8安装于监测立柱3顶部，电池组件埋设于工作层1内部，智能振动监测组件埋设于工作层1内部；
[0035]需要说明的是，GNS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大面积悬顶采空区智能监测预警设备，包括工作层，其特征在于，工作层顶部安装有监测预警结构；监测预警结构包含有：预埋件、监测立柱、支撑架、太阳能板、控制箱体、避雷装置、GNSS监测主机、电池组件以及智能振动监测组件；预埋件埋设于工作层内部，监测立柱通过螺钉安装于预埋件顶部，支撑架安装于监测立柱一侧，太阳能板安装于支撑架顶部，控制箱体安装于监测立柱一侧，避雷装置安装于监测立柱上侧，GNSS监测主机安装于监测立柱顶部，电池组件埋设于工作层内部，智能振动监测组件埋设于工作层内部。2.根据权利要求1所述的大面积悬顶采空区智能监测预警设备，其特征在于，电池组件包含有：地埋箱、蓄电池以及两个排线管；地埋箱埋设于工作层内部，蓄电池安装于地埋箱内部，两个排线管一端与蓄电池连接，另一端贯穿地埋箱壁面，分别与立柱内部以及智能振动监测组件连接。3.根据权利要求1所述的大面积悬顶采空区智能监测预警设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕远强，杨军，曹冬冬，高瑞强，杨晓军，
申请(专利权)人：中煤西安设计工程有限责任公司，
类型：新型
国别省市：