CN110821568B - 一种地下工程用岩层四向位移报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下工程用岩层四向位移报警系统，包括开设在地下空间墙壁上的方形检测槽，所述方形检测槽内安装有四向监测机构，所述四向监测机构包括四向活塞筒，所述四向活塞筒的中心插设连通有连接头。本发明通过四向活塞筒和四个活塞杆增加系统的检测范围，通过支撑弹簧消除四向活塞筒重力的干扰，且通过四向监测机构和直角管的传动增加系统的检测精度和检测可靠性，通过水平管增加系统检测的灵敏度，通过蜂鸣器和警示灯分别并联在正极导线和负极导线上的两个电阻上，避免了短路且能够在一个失去工作时，另一个仍能够继续保持工作，增加系统工作的可靠性，通过圆形挡环增加系统的安全性和工作寿命。

Description

一种地下工程用岩层四向位移报警系统

技术领域

本发明涉及地下工程安全领域，尤其涉及一种地下工程用岩层四向位移报警系统。

背景技术

随着社会的不断发展，能源消耗速度逐渐增加，因此我们需要进行更多能源的开采，而在我国，煤矿能源最为丰富，越来越多的开采巷道被挖建，而在巷道中工作存在一定的风险，如若开采时导致岩层发生位移会引起岩层位移，从而导致巷道塌陷，引起矿难事故，因此，我们需要在巷道中对巷道周围的岩层进行监测，保证岩层出现位移能够及时报警，便于工作人员快速撤离，减少事故发生率。

现有的岩层位移报警系统多由光学组件设备和数据分析系统组成，通过岩层位移引起光线的角度改变，使得光线的偏移距离增加，从而判断处岩层的位移情况，但这种方案在工作环境复杂的煤矿巷道内工作的可靠性较低，且杂乱的环境极易使光学元件受到污染，从而影响到检测的准确度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在高精密光学系统存在复杂环境下运行的可靠性较低，且光学元件易受到污染影响检测的准确性的缺点，而提出的一种地下工程用岩层四向位移报警系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种地下工程用岩层四向位移报警系统，包括开设在地下空间墙壁上的方形检测槽，所述方形检测槽内安装有四向监测机构，所述四向监测机构包括四向活塞筒，所述四向活塞筒的中心插设连通有连接头，所述墙壁上固定安装有报警机构，所述报警机构包括固定在墙壁上的报警盒，所述报警盒和连接头共同连接安装有直角管。

优选地，所述四向活塞筒上对称滑动插设有四个活塞杆，每个所述活塞杆远离四向活塞筒的一端均固定安装有支撑座，四个所述支撑座分别固定安装在方形检测槽的四个侧壁上，每个所述活塞杆上可刻有位移刻度；

四个活塞杆分别检测方形检测槽内的四个方向的岩层位移情况，即岩层的水平和垂直位移情况，岩层的位移产生的压力传递到四个活塞杆上，四个活塞杆根据压力的方向和大小在四向活塞筒同发生相应的滑动，则使得四向活塞筒的内部压力增加，则压力通过连接头传递至直角管内，且四个活塞杆在四向活塞筒内属于单独滑动，则可通过组合的方式检测岩层多种位移方向，增加系统检测岩层位移的范围性。

优选地，其中一个所述活塞杆上套设有支撑弹簧，且支撑弹簧的两端分别固定在四向活塞筒的一端和对应的支撑座上；

套设有支撑弹簧的活塞杆在安装时位于方形检测槽的下方，使得支撑弹簧能够支撑四向活塞筒的，即保证四向活塞筒位于四个活塞杆的中心位置，抵消四向活塞筒的重力影响，消除无关因素的干扰，增加系统检测的准确性。

优选地，所述报警盒的内部安装有连接管，且连接管连接直角管，所述连接管远离直角管的一端固定连接有水平管，且水平管的直径远小于连接管的直径和直角管的直径，所述水平管的上端对称连接有两个固定管，每个所述固定管上均螺纹安装有连接盖，且连接盖与固定管为非密封螺纹安装，且每个连接盖内均固定安装有金属针；

连接管连通直角管，直角管连通四向活塞筒，则使得连接管与四向活塞筒连通，则连接头能够将压力传递到连接管内，因为水平管与连接管连通，则压力能够传递到水平管内，且水平管呈水平放置，则两端的固定管的水平高度一致，水平管的直径小于连接管和直角管的直径，则能够保证直角管和连接管内的液位上升小段距离使得水平管内液位上升较较多，增加系统检测的灵敏度。

优选地，所述报警盒内安装有电池组，所述电池组的正负极分别电性连接有正极导线和负极导线，且正极导线和负极导线分别穿过两个连接盖并与两个金属针电性连接，所述报警盒内安装有蜂鸣器和警示灯，且蜂鸣器和警示灯分别并联电性连接在正极导线和负极导线上，且正极导线和负极导线的中间均电性串联连接有电阻，且蜂鸣器和警示灯分别与两个电阻之间并联连接；

电池组的正负极通过正极导线和负极导线分别电性连接插入固定管内的两个金属针，且蜂鸣器和警示灯分别并联连接在正极导线和负极导线上，既能够保证在电路接通状态下蜂鸣器和警示灯同时呈报警状态，也能够在蜂鸣器和警示灯其中一个损坏的情况下，仍然能够通过另一个继续报警，增加系统的可靠性，蜂鸣器和警示灯均并联电阻能够避免发生短路。

优选地，所述直角管的内壁固定安装有圆形挡环，所述直角管的内部位于圆形挡环的下方滑动安装有活塞，所述直角管内位于活塞的上方注有导电液，所述直角管内位于活塞的下方注有液体或气体；

当连接头的压力传递到直角管内时，直角管下部分的液体或气体受到压力推动活塞向上移动，则活塞推动导电液，则导电液压力增到，则通过连接管导入水平管内，随着压力的不断增加，导电液在水平管内液位上升并同时进入两个固定管内触碰到固定管内的金属针，则正极导线和负极导线通过导电液连通，则回路导通，此时警示灯和蜂鸣器开始报警，且当导电液的液面上升至固定管内最高处时，活塞抵住圆形挡环密封住直角管，则此时导电液不再继续上升，避免了导电液泄露。

本发明具有以下有益效果：

1、岩层的移动使得方形检测槽的槽壁向内挤压，则槽壁挤压活塞杆使其在四向活塞筒内滑动压缩，则四向活塞筒和四个活塞杆通过组合可在方形检测槽内检测岩层任意方向的移动，增加系统检测的范围。

2、支撑弹簧设置在下方的活塞杆上，则能够支撑四向活塞筒使其不受重力影响向下移动，则能够保证四向活塞筒在初始状态下始终为四个活塞杆或方形检测槽的中心，减少无关因素干扰，增加系统检测的准确性。

3、岩层移动时产生的压力通过活塞杆传递到四向活塞筒内，然后从连接头和直角管传递至报警盒内，检测和传递均不需要精密元器件测量，依靠机械传动更能够适应巷道内的复杂环境，且不会受到干扰，增加系统检测的精准度。

4、压力推动直角管内的液体或气体使得活塞移动并推动导电液注入水平管内，水平管内的导电液的升高可使得两侧的两个金属针导通，即能够使得回路导通，触发报警，系统简单耐用，且水平管的直径小于直角管，则直角管内活塞的移动距离远小于水平管内导电液液位上升的距离，则使得系统检测的灵敏度增加。

5、蜂鸣器和警示灯分别并联在正极导线和负极导线上的两个电阻上，当回路接通时能够触发报警，当其中一个损坏时，另一个因并联连通仍能够继续工作，且电阻能够避免蜂鸣器和警示灯发生短路，增加了系统工作的可靠性。

6、直角管内固定安装有圆形挡环，活塞位于圆形挡环的下方，则活塞向上移动推动导电液在水平管内液位上升时，活塞也不断上移，当水平管内的液位移动到两个固定管内的最上方时，活塞与圆形挡环的下底壁接触并堵住直角管，则此时导电液不再上升，避免了导电液的泄露，增加系统的安全性以及工作寿命。

综上所述，本发明通过四向活塞筒和四个活塞杆增加系统的检测范围，通过支撑弹簧消除四向活塞筒重力的干扰，且通过四向监测机构和直角管的传动增加系统的检测精度和检测可靠性，通过水平管增加系统检测的灵敏度，通过蜂鸣器和警示灯分别并联在正极导线和负极导线上的两个电阻上，避免了短路且能够在一个失去工作时，另一个仍能够继续保持工作，增加系统工作的可靠性，通过圆形挡环增加系统的安全性和工作寿命。

附图说明

图1为本发明提出的一种地下工程用岩层四向位移报警系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一种地下工程用岩层四向位移报警系统的四向活塞筒部分放大图；

图3为本发明提出的一种地下工程用岩层四向位移报警系统的报警盒部分放大图；

图4为图3中A处放大图。

图中：1方形检测槽、201四向活塞筒、202活塞杆、203连接头、204支撑弹簧、205支撑座、301直角管、302、303、304、401报警盒、402电池组、403正极导线、404负极导线、405蜂鸣器、406警示灯、407水平管、408连接管、409连接盖、410金属针、411固定管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种地下工程用岩层四向位移报警系统，包括开设在地下空间墙壁上的方形检测槽1，方形检测槽1内安装有四向监测机构，四向监测机构包括四向活塞筒201，四向活塞筒201的中心插设连通有连接头203，墙壁上固定安装有报警机构，报警机构包括固定在墙壁上的报警盒401，报警盒401和连接头203共同连接安装有直角管301。

四向活塞筒201上对称滑动插设有四个活塞杆202，每个活塞杆202远离四向活塞筒201的一端均固定安装有支撑座205，四个支撑座205分别固定安装在方形检测槽1的四个侧壁上，每个活塞杆202上可刻有位移刻度；

四个活塞杆202分别检测方形检测槽1内的四个方向的岩层位移情况，即岩层的水平和垂直位移情况，岩层的位移产生的压力传递到四个活塞杆202上，四个活塞杆202根据压力的方向和大小在四向活塞筒201同发生相应的滑动，则使得四向活塞筒201的内部压力增加，则压力通过连接头203传递至直角管301内，且四个活塞杆202在四向活塞筒201内属于单独滑动，则可通过组合的方式检测岩层多种位移方向，增加系统检测岩层位移的范围性。

其中一个活塞杆202上套设有支撑弹簧204，且支撑弹簧204的两端分别固定在四向活塞筒201的一端和对应的支撑座205上；

套设有支撑弹簧204的活塞杆202在安装时位于方形检测槽1的下方，使得支撑弹簧204能够支撑四向活塞筒201的，即保证四向活塞筒201位于四个活塞杆202的中心位置，抵消四向活塞筒201的重力影响，消除无关因素的干扰，增加系统检测的准确性。

报警盒401的内部安装有连接管408，且连接管408连接直角管301，连接管408远离直角管301的一端固定连接有水平管407，且水平管407的直径远小于连接管408的直径和直角管301的直径，水平管407的上端对称连接有两个固定管411，每个固定管411上均螺纹安装有连接盖409，且连接盖409与固定管411为非密封螺纹安装，且每个连接盖409内均固定安装有金属针410；

连接管408连通直角管301，直角管301连通四向活塞筒201，则使得连接管408与四向活塞筒201连通，则连接头203能够将压力传递到连接管408内，因为水平管407与连接管408连通，则压力能够传递到水平管407内，且水平管407呈水平放置，则两端的固定管411的水平高度一致，水平管407的直径小于连接管408和直角管301的直径，则能够保证直角管301和连接管408内的液位上升小段距离使得水平管407内液位上升较较多，增加系统检测的灵敏度。

报警盒401内安装有电池组402，电池组402的正负极分别电性连接有正极导线403和负极导线404，且正极导线403和负极导线分别穿过两个连接盖409并与两个金属针410电性连接，报警盒401内安装有蜂鸣器405和警示灯406，且蜂鸣器405和警示灯406分别并联电性连接在正极导线403和负极导线404上，且正极导线403和负极导线404的中间均电性串联连接有电阻，且蜂鸣器405和警示灯406分别与两个电阻之间并联连接；

电池组402的正负极通过正极导线403和负极导线404分别电性连接插入固定管411内的两个金属针410，且蜂鸣器405和警示灯406分别并联连接在正极导线403和负极导线404上，既能够保证在电路接通状态下蜂鸣器405和警示灯406同时呈报警状态，也能够在蜂鸣器405和警示灯406其中一个损坏的情况下，仍然能够通过另一个继续报警，增加系统的可靠性，蜂鸣器405和警示灯406均并联电阻能够避免发生短路。

直角管301的内壁固定安装有圆形挡环303，直角管301的内部位于圆形挡环303的下方滑动安装有活塞302，直角管301内位于活塞302的上方注有导电液304，直角管301内位于活塞302的下方注有液体或气体；

当连接头203的压力传递到直角管301内时，直角管301下部分的液体或气体受到压力推动活塞302向上移动，则活塞302推动导电液304，则导电液304压力增到，则通过连接管408导入水平管407内，随着压力的不断增加，导电液304在水平管407内液位上升并同时进入两个固定管411内触碰到固定管411内的金属针410，则正极导线403和负极导线404通过导电液304连通，则回路导通，此时警示灯406和蜂鸣器405开始报警，且当导电液304的液面上升至固定管411内最高处时，活塞302抵住圆形挡环303密封住直角管301，则此时导电液304不再继续上升，避免了导电液304泄露。

本发明在使用时，当岩层发生位移活动时，会挤压方形检测槽1，则方形检测槽1会向内挤压，则挤压侧的活塞杆202向四向活塞筒201内滑动，使得四向活塞筒201内的压力增加，液压油从连接头203内向直角管301内挤压，则直角管301内的液压油挤压推动活塞302向上移动，则活塞302推动导电液304向上挤压并从连接管408进入水平管407内，则水平管407内的导电液304液面上升，随着挤压的程度增加，则水平管407内的导电液304液面逐渐上升至两个固定管411内，使得导电液304同时接触到两个金属针410，则回路电池组402正极、正极导线403、电阻、金属针410、导电液304、金属针410、电阻、负极导线404和电池组402负极导通，则与两个电阻分别并联的蜂鸣器405和警示灯406得电并产生警报，且蜂鸣器405和警示灯406分别独立并联在两个电阻上，增加系统工作时的可靠性，警示工作人员快速撤离巷道，且导电液304在固定管411内上升至最高处时，活塞302紧抵圆形挡环303的底端，使得直角管封闭，避免活塞302继续上移导致导电液304从固定管411流出，增加了系统的安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种地下工程用岩层四向位移报警系统，包括开设在地下空间墙壁上的方形检测槽（1），其特征在于，所述方形检测槽（1）内安装有四向监测机构，所述四向监测机构包括四向活塞筒（201），所述四向活塞筒（201）的中心插设连通有连接头（203），所述墙壁上固定安装有报警机构，所述报警机构包括固定在墙壁上的报警盒（401），所述报警盒（401）和连接头（203）共同连接安装有直角管（301）；

所述四向活塞筒（201）上对称滑动插设有四个活塞杆（202），每个所述活塞杆（202）远离四向活塞筒（201）的一端均固定安装有支撑座（205），四个所述支撑座（205）分别固定安装在方形检测槽（1）的四个侧壁上；

所述报警盒（401）的内部安装有连接管（408），且连接管（408）连接直角管（301），所述连接管（408）远离直角管（301）的一端固定连接有水平管（407），所述水平管（407）的上端对称连接有两个固定管（411），每个所述固定管（411）上均螺纹安装有连接盖（409），且每个连接盖（409）内均固定安装有金属针（410）；

所述报警盒（401）内安装有电池组（402），所述电池组（402）的正负极分别电性连接有正极导线（403）和负极导线（404），且正极导线（403）和负极导线分别穿过两个连接盖（409）并与两个金属针（410）电性连接，所述报警盒（401）内安装有蜂鸣器（405）和警示灯（406），且蜂鸣器（405）和警示灯（406）分别并联电性连接在正极导线（403）和负极导线（404）上。

2.根据权利要求1所述的一种地下工程用岩层四向位移报警系统，其特征在于，其中一个所述活塞杆（202）上套设有支撑弹簧（204），且支撑弹簧（204）的两端分别固定在四向活塞筒（201）的一端和对应的支撑座（205）上。

3.根据权利要求1所述的一种地下工程用岩层四向位移报警系统，其特征在于，所述直角管（301）的内壁固定安装有圆形挡环（303），所述直角管（301）的内部位于圆形挡环（303）的下方滑动安装有活塞（302），所述直角管（301）内位于活塞（302）的上方注有导电液（304）。

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