CN111696317B - 一种矿山地质灾害自动监测预警装置 - Google Patents

一种矿山地质灾害自动监测预警装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其包括支撑柱、绳体一、爬绳组件、监控组件以及监测组件，其中，多个所述监测组件分别插入矿山边坡的钻孔中，以便获得监测数据；两个所述支撑柱呈上下错位放置，且其中一个支撑柱固定于边坡底部，另一个支撑柱固定于边坡顶部；两个所述支撑柱均上下滑动设置有收线器，所述收线器的上下调节能够使得两个所述收线器构成的倾斜角度与边坡的倾斜角度一致，且两个所述收线器共同收纳同一股绳体一；所述绳体一上采用爬绳组件沿着绳体方向可移动的设置有监控组件，所述监控组件能够将拍摄的地貌图像以对比观察法辅助监测矿山的地质变化。

Description

一种矿山地质灾害自动监测预警装置
技术领域
本实用属于地质灾害预警技术领域，具体是一种矿山地质灾害自动监测预警装置。
背景技术
随着对于矿山资源的开采，矿山的地质灾害也随之产生，其产生的原因包括自然地质作用和人为地质作用，如果不加以防范，很容易对人的生命财产以及相关的机械设备造成损害，而地质灾害的监测方法包括变形位移监测法和目视检查法等等，然而现有的监控方法单一，仅采用上述的一种，不能够组合使用，提高预警，另外，目前的变形位移监测装置是通过向钻孔中插入杆体测量钻孔中岩石压力，然而钻孔顶部位置岩石移动较为常见，当其发生偏移时，会影响整体的监测数据，并且现有的变形位移监测装置往往在一个钻孔中设置一个压力传感器，其只能监测一个方向的岩石压力，监测数据不够全面。
因此，本领域技术人员提供了一种矿山地质灾害自动监测预警装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其包括支撑柱、绳体一、爬绳组件、监控组件以及监测组件，其中，多个所述监测组件分别插入矿山边坡的钻孔中，以便获得监测数据，其特征在于：多个所述监测组件能够通过无线传输模块将其监测数据传输至中央处理单元；
两个所述支撑柱呈上下错位放置，且其中一个支撑柱固定于边坡底部，另一个支撑柱固定于边坡顶部；
两个所述支撑柱均上下滑动设置有收线器，所述收线器的上下调节能够使得两个所述收线器构成的倾斜角度与边坡的倾斜角度一致，且两个所述收线器共同收纳同一股绳体一；
所述绳体一上采用爬绳组件沿着绳体方向可移动的设置有监控组件，所述监控组件能够将拍摄的地貌图像通过无线传输模块传递至中央处理单元。
进一步，作为优选，所述监测组件包括杆体偏移监测组件以及岩体压力监测组件，其中，所述杆体偏移监测组件包括安装仓、轴承座、连接杆、抓地杆以及压力传感器二，所述安装仓的底部同轴固定有轴承座，所述安装仓嵌入矿山边坡的钻孔中且通过抓地杆作为支撑；
所述安装仓的外圆周阵列有多个连接杆，所述连接杆采用螺栓可松紧的铰接有抓地杆，所述抓地杆嵌入在边坡钻孔的四周；
所述抓地杆上还布设有压力传感器二，所述中央处理单元能够根据每个压力传感器二上的压力变化来判断安装仓以及轴承座的偏移程度。
进一步，作为优选，所述岩体压力监测组件包括步进电机、转杆以及压力传感器一，其中，所述步进电机采用电机罩固定在安装仓的顶部，且所述步进电机的输出端转动设置在安装仓以及轴承座中，且步进电机的输出端端部同轴固定有转杆；
所述转杆的侧面采用长度调节组件可调节的设置有压力传感器一，在监测时，长度调节组件的每次伸缩长度为一固定值；
所述安装仓中还设置有无线传输模块。
进一步，作为优选，所述长度调节组件包括安装座、密封仓、伸缩驱动件以及滑杆，其中，所述安装座固定嵌入在转杆中，所述安装座中固定有沿着转杆径向设置的密封仓，所述密封仓中密封滑动设置有滑杆，所述密封滑杆的一端设置有活塞，所述密封滑杆的伸出端固定有压力传感器一，所述密封滑杆的外圆周上套设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端抵靠在活塞上，其另一端抵靠在密封仓的侧壁上，所述密封滑杆由伸缩驱动件驱动进行伸缩；
所述伸缩驱动件为双头气缸，所述双头气缸由气泵进行驱动，所述气泵固定在转杆上。
进一步，作为优选，所述支撑柱的一侧开设有方槽，方槽中转动设置有丝杆，所述丝杆由固定在支撑柱顶部的升降电机驱动转动，所述丝杆上传动连接有丝母座一，所述丝母座一的形状为与方槽相适应的矩形，以便其在方槽中可滑动且不可转动设置，所述丝母座一还采用支架与收线器相连接。
进一步，作为优选，所述爬绳组件包括驱动仓、安装条以及驱动轮，其中，所述驱动仓的内部转动设置有驱动轮和辅助轮，所述驱动轮由外部驱动设备进行驱动转动；
所述驱动仓还采用连杆与两个安装条相连，每个所述安装条上均转动设置有转动轮；
多个所述转动轮、驱动轮以及辅助轮共同支撑在绳体一上。
进一步，作为优选，所述监控组件包括竖向位移组件、纵向位移组件以及监控器，其中所述监控器设置在所述纵向位移组件上，所述纵向位移组件能够沿着集成仓的纵向进行滑动；
所述集成仓的顶部采用两组竖向位移组件与驱动仓相连；
所述竖向位移组件包括绳体二、收线轮以及收线电机，其中所述绳体二圆周套设在收线轮上，所述收线轮转动设置于固定在集成仓上的收线座中，且所述收线轮由固定在收线座外部的收线电机进行驱动转动，以便收线和放线。
进一步，作为优选，所述纵向位移组件包括纵向滑座以及纵向驱动器，所述纵向滑座滑动设置在纵向设置在集成仓中的限位滑槽中，所述纵向滑座由纵向驱动器进行驱动，所述纵向驱动器采用丝杠螺母副结构，其中所述纵向滑座采用支杆与丝杠螺母副结构中的丝母座二相连接；
所述纵向滑座上还固定有角度调节电机，所述角度调节电机的输出端与弧形臂相连，所述弧形臂上固定有监控器；
所述集成仓的底部固定有竖直向下发射的激光发射器。
进一步，作为优选，所述转杆的底部还设置有一震动传感器。
进一步，作为优选，所述步进电机的电机罩上竖直向上设置有一激光接收器，其与激光发射器相对应设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本装置的多个监测组件分别插入矿山边坡的钻孔中，在监测钻孔底部时，长度调节组件和步进电机配合，能够多方位测得钻孔侧壁的压力，当钻孔中底部的岩石发生变化时，压力传感器一能够监测出并通过无线传输模块传递至中央处理单元做出预警，实现实时监测；另外，抓地杆上布设有压力传感器二，中央处理单元能够根据每个压力传感器二上的压力变化来判断顶部安装仓以及轴承座的偏移程度，并提醒工作人员做出调整，防止因钻孔顶部的偏移而影响对于钻孔底部的监测；
2.本装置中还设置有监控组件，其包括竖向位移组件、纵向位移组件以及监控器，其中监控器设置在纵向位移组件上，纵向位移组件能够沿着集成仓的纵向进行滑动，扩大了监控范围，而监控器能够拍摄矿山边坡的地貌，以对比观察法来辅助监测矿山边坡的地质情况，从而实现辅助监控。
附图说明
图1为一种矿山地质灾害自动监测预警装置的结构示意图；
图2为一种矿山地质灾害自动监测预警装置中支撑柱1的结构示意图；
图3为一种矿山地质灾害自动监测预警装置中爬绳组件以及监控组件的结构示意图；
图4为一种矿山地质灾害自动监测预警装置中监控组件的结构示意图；
图5为一种矿山地质灾害自动监测预警装置中监测组件结构示意图
图6为图5的部分放大示意图
图7为一种矿山地质灾害自动监测预警装置中爬绳组件立体结构示意图
图中：1、支撑柱；2、收线器；3、绳体一；4、爬绳组件；5、监控组件；6、监测组件；7、升降电机；8、丝母座一；9、驱动仓；10、安装条；11、驱动轮；12、绳体二；13、集成仓；14、无线传输模块；15、激光发射器；16、纵向滑座；17、弧形臂；18、监控器；19、角度调节电机；20、丝母座二；21、限位滑槽；22、收线座；23、收线轮；24、收线电机；25、辅助轮；26、安装仓；27、步进电机；28、激光接收器；29、连接杆；30、轴承座；31、转杆；32、安装座；33、密封仓；34、压力传感器一；35、震动传感器；36、抓地杆；37、压力传感器二；38、气泵；39、滑杆。
具体实施方式
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其包括支撑柱1、绳体一3、爬绳组件4、监控组件5以及监测组件6，其中，多个所述监测组件6分别插入矿山边坡的钻孔中，以便获得监测数据，多个所述监测组件6能够通过无线传输模块14将其监测数据传输至中央处理单元；
两个所述支撑柱1呈上下错位放置，且其中一个支撑柱1固定于边坡底部，另一个支撑柱1固定于边坡顶部；
两个所述支撑柱1均上下滑动设置有收线器2，所述收线器2的上下调节能够使得两个所述收线器2构成的倾斜角度与边坡的倾斜角度一致，且两个所述收线器2共同收纳同一股绳体一3；
所述绳体一3上采用爬绳组件4沿着绳体方向可移动的设置有监控组件5，所述监控组件5能够将拍摄的地貌图像通过无线传输模块14传递至中央处理单元。
如图5，所述监测组件6包括杆体偏移监测组件以及岩体压力监测组件，其中，所述杆体偏移监测组件包括安装仓26、轴承座30、连接杆29、抓地杆36以及压力传感器二37，所述安装仓26的底部同轴固定有轴承座30，所述安装仓26嵌入矿山边坡的钻孔中且通过抓地杆36作为支撑；
所述安装仓26的外圆周阵列有多个连接杆29，所述连接杆29采用螺栓可松紧的铰接有抓地杆36，所述抓地杆36嵌入在边坡钻孔的四周，在实施时，钻孔的外圆周开设有环形槽体，以便放置抓地杆36，连接杆29采用螺栓与抓地杆36相铰接，通过螺栓可固定抓地杆与连接杆29之间的夹角；
所述抓地杆36上还布设有压力传感器二37，当安装仓和轴承座发生偏移时，抓地杆36上的压力会发生变化，所述中央处理单元能够根据每个压力传感器二37上的压力变化来判断顶部安装仓26以及轴承座30的偏移程度，并提醒工作人员做出调整，防止因顶部的偏移而影响对于钻孔底部的监测。
本实施例中，如图5-6，所述岩体压力监测组件包括步进电机27、转杆31以及压力传感器一34，其中，所述步进电机27采用电机罩固定在安装仓26的顶部，且所述步进电机27的输出端转动设置在安装仓26以及轴承座30中，且步进电机27的输出端端部同轴固定有转杆31；
所述转杆31的侧面采用长度调节组件可调节的设置有压力传感器一34，在监测时，长度调节组件的每次伸缩长度为一固定值，也就是说，在实施时，将转杆31嵌入在钻孔中后，控制长度调节组件伸长，使得压力传感器一34抵靠在钻孔侧壁，监测来自于钻孔侧壁的压力，而步进电机能够控制转杆31旋转，以便多方位测得钻孔侧壁的压力，转动时，长度调节组件控制压力传感器一34收缩，停止转动后，长度调节组件控制压力传感器一34伸长，每次伸缩长度固定，当钻孔中底部的岩石发生变化时，压力传感器一34能够监测出并通过无线传输模块传递至中央处理单元做出预警；
所述安装仓26中还设置有无线传输模块14。
作为较佳的实施例，所述长度调节组件包括安装座32、密封仓33、伸缩驱动件以及滑杆39，其中，所述安装座32固定嵌入在转杆21中，所述安装座32中固定有沿着转杆21径向设置的密封仓33，所述密封仓33中密封滑动设置有滑杆39，所述密封滑杆39的一端设置有活塞，所述密封滑杆39的伸出端固定有压力传感器一34，所述密封滑杆39的外圆周上套设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端抵靠在活塞上，其另一端抵靠在密封仓33的侧壁上，所述密封滑杆39由伸缩驱动件驱动进行伸缩；
所述伸缩驱动件为双头气缸，所述双头气缸由气泵38进行驱动，所述气泵38固定在转杆31上。
如图2，所述支撑柱1的一侧开设有方槽，方槽中转动设置有丝杆，所述丝杆由固定在支撑柱1顶部的升降电机7驱动转动，所述丝杆上传动连接有丝母座一8，所述丝母座一8的形状为与方槽相适应的矩形，以便其在方槽中可滑动且不可转动设置，所述丝母座一8还采用支架与收线器2相连接。
如图3和图7，所述爬绳组件4包括驱动仓9、安装条10以及驱动轮11，其中，所述驱动仓9的内部转动设置有驱动轮11和辅助轮25，所述驱动轮11由外部驱动设备进行驱动转动；
所述驱动仓9还采用连杆与两个安装条10相连，每个所述安装条10上均转动设置有转动轮；
多个所述转动轮、驱动轮以及辅助轮共同支撑在绳体一3上，驱动轮11的转动能够带动驱动仓9沿着绳体一3进行移动。
本实施例中，所述监控组件5包括竖向位移组件、纵向位移组件以及监控器18，其中所述监控器18设置在所述纵向位移组件上，所述纵向位移组件能够沿着集成仓13的纵向进行滑动；
所述集成仓13的顶部采用两组竖向位移组件与驱动仓9相连；
所述竖向位移组件包括绳体二12、收线轮23以及收线电机24，其中所述绳体二12圆周套设在收线轮23上，所述收线轮23转动设置于固定在集成仓13上的收线座22中，且所述收线轮23由固定在收线座22外部的收线电机24进行驱动转动，以便收线和放线，从而能够调节监控器18的拍摄高度，监控器18能够拍摄矿山边坡的地貌，以对比观察法来辅助监测矿山边坡的地质情况。
作为较佳的实施例，所述纵向位移组件包括纵向滑座16以及纵向驱动器，所述纵向滑座16滑动设置在纵向设置在集成仓13中的限位滑槽21中，所述纵向滑座16由纵向驱动器进行驱动，所述纵向驱动器采用丝杠螺母副结构，其中所述纵向滑座16采用支杆与丝杠螺母副结构中的丝母座二20相连接，通过丝杠螺母副结构带动其中的丝母座二20进行纵向位移，丝杠螺母副结构即包括丝杠、丝母座以及电机，其为现有装置，故此不再详细叙述；
所述纵向滑座16上还固定有角度调节电机19，所述角度调节电机19的输出端与弧形臂17相连，所述弧形臂17上固定有监控器18；
所述集成仓13的底部固定有竖直向下发射的激光发射器15。
本实施例中，所述转杆31的底部还设置有一震动传感器35。
本实施例中，所述步进电机27的电机罩上竖直向上设置有一激光接收器28，其与激光发射器15相对应设置，设置的激光接收器和激光发射器能够辅助监控安装仓26以及轴承座30的偏移情况。
在具体实施时，将多个监测组件6分别插入矿山边坡的钻孔中，其中安装仓、轴承座、转杆31、压力传感器一以及震动传感器35放置于钻孔中，对其中的岩石压力进行监测，另外钻孔的外圆周开设有环形槽体，以便放置抓地杆36，将连接杆29采用螺栓与抓地杆36相铰接，通过螺栓可固定抓地杆与连接杆29之间的夹角，从而将安装仓以及轴承座固定在钻孔中，防止其随意偏移影响监测数据；
然后将两个支撑柱1呈上下错位放置，且其中一个支撑柱1固定于边坡底部，另一个支撑柱1固定于边坡顶部，两个支撑柱1均上下滑动设置有收线器2，收线器2的上下调节能够使得两个所述收线器2构成的倾斜角度与边坡的倾斜角度一致，且两个所述收线器2共同收纳同一股绳体一3；
接着在绳体一3上采用爬绳组件4沿着绳体方向可移动的设置有监控组件5，所述监控组件5能够将拍摄的地貌图像通过无线传输模块14传递至中央处理单元，以对比观察法来辅助监控矿山边坡的地质情况，
监测时，控制长度调节组件伸长，使得压力传感器一34抵靠在钻孔侧壁，监测来自于钻孔侧壁的压力，而步进电机能够控制转杆31旋转，以便多方位测得钻孔侧壁的压力，转动时，长度调节组件控制压力传感器一34收缩，停止转动后，长度调节组件控制压力传感器一34伸长，每次伸缩长度固定，当钻孔中底部的岩石发生变化时，压力传感器一34能够监测出并通过无线传输模块传递至中央处理单元做出预警，另外中央处理单元能够根据每个压力传感器二37上的压力变化来判断顶部安装仓26以及轴承座30的偏移程度，并提醒工作人员做出调整，防止因钻孔顶部的偏移而影响对于钻孔底部的监测。
以上所述的，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 (5)

1.一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其包括支撑柱、绳体一、爬绳组件、监控组件以及监测组件，其中，多个所述监测组件分别插入矿山边坡的钻孔中，以便获得监测数据，其特征在于：多个所述监测组件能够通过无线传输模块将其监测数据传输至中央处理单元；
两个所述支撑柱呈上下错位放置，且其中一个支撑柱固定于边坡底部，另一个支撑柱固定于边坡顶部；
两个所述支撑柱均上下滑动设置有收线器，所述收线器的上下调节能够使得两个所述收线器构成的倾斜角度与边坡的倾斜角度一致，且两个所述收线器共同收纳同一股绳体一；
所述绳体一上采用爬绳组件沿着绳体方向可移动的设置有监控组件，所述监控组件能够将拍摄的地貌图像通过无线传输模块传递至中央处理单元；
所述监测组件包括杆体偏移监测组件以及岩体压力监测组件，其中，所述杆体偏移监测组件包括安装仓、轴承座、连接杆、抓地杆以及压力传感器二，所述安装仓的底部同轴固定有轴承座，所述安装仓嵌入矿山边坡的钻孔中且通过抓地杆作为支撑；
所述安装仓的外圆周阵列有多个连接杆，所述连接杆采用螺栓可松紧的铰接有抓地杆，所述抓地杆嵌入在边坡钻孔的四周；
所述抓地杆上还布设有压力传感器二，所述中央处理单元能够根据每个压力传感器二上的压力变化来判断安装仓以及轴承座的偏移程度；
所述岩体压力监测组件包括步进电机、转杆以及压力传感器一，其中，所述步进电机采用电机罩固定在安装仓的顶部，且所述步进电机的输出端转动设置在安装仓以及轴承座中，且步进电机的输出端端部同轴固定有转杆；
所述转杆的侧面采用长度调节组件可调节的设置有压力传感器一，在监测时，长度调节组件的每次伸缩长度为一固定值；
所述安装仓中还设置有无线传输模块；
所述长度调节组件包括安装座、密封仓、伸缩驱动件以及滑杆，其中，所述安装座固定嵌入在转杆中，所述安装座中固定有沿着转杆径向设置的密封仓，所述密封仓中密封滑动设置有滑杆，所述密封滑杆的一端设置有活塞，所述密封滑杆的伸出端固定有压力传感器一，所述密封滑杆的外圆周上套设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端抵靠在活塞上，其另一端抵靠在密封仓的侧壁上，所述密封滑杆由伸缩驱动件驱动进行伸缩；
所述伸缩驱动件为双头气缸，所述双头气缸由气泵进行驱动，所述气泵固定在转杆上；
所述监控组件包括竖向位移组件、纵向位移组件以及监控器，其中所述监控器设置在所述纵向位移组件上，所述纵向位移组件能够沿着集成仓的纵向进行滑动；
所述集成仓的顶部采用两组竖向位移组件与驱动仓相连；
所述竖向位移组件包括绳体二、收线轮以及收线电机，其中所述绳体二圆周套设在收线轮上，所述收线轮转动设置于固定在集成仓上的收线座中，且所述收线轮由固定在收线座外部的收线电机进行驱动转动，以便收线和放线；
所述纵向位移组件包括纵向滑座以及纵向驱动器，所述纵向滑座滑动设置在纵向设置在集成仓中的限位滑槽中，所述纵向滑座由纵向驱动器进行驱动，所述纵向驱动器采用丝杠螺母副结构，其中所述纵向滑座采用支杆与丝杠螺母副结构中的丝母座二相连接；
所述纵向滑座上还固定有角度调节电机，所述角度调节电机的输出端与弧形臂相连，所述弧形臂上固定有监控器；
所述集成仓的底部固定有竖直向下发射的激光发射器。
2.根据权利要求1所述的一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其特征在于：所述支撑柱的一侧开设有方槽，方槽中转动设置有丝杆，所述丝杆由固定在支撑柱顶部的升降电机驱动转动，所述丝杆上传动连接有丝母座一，所述丝母座一的形状为与方槽相适应的矩形，以便其在方槽中可滑动且不可转动设置，所述丝母座一还采用支架与收线器相连接。
3.根据权利要求1所述的一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其特征在于：所述爬绳组件包括驱动仓、安装条以及驱动轮，其中，所述驱动仓的内部转动设置有驱动轮和辅助轮，所述驱动轮由外部驱动设备进行驱动转动；
所述驱动仓还采用连杆与两个安装条相连，每个所述安装条上均转动设置有转动轮；
多个所述转动轮、驱动轮以及辅助轮共同支撑在绳体一上。
4.根据权利要求1所述的一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其特征在于：所述转杆的底部还设置有一震动传感器。
5.根据权利要求1所述的一种矿山地质灾害自动监测预警装置，其特征在于：所述步进电机的电机罩上竖直向上设置有一激光接收器，其与激光发射器相对应设置。
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