CN114821973B - 一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，包括预警系统本体，所述预警系统本体包括监控平台和监测设备，所述监控平台在计算机终端的控制下分别与云端服务器和地面声光预警中心进行联动，所述计算机终端通过内部的存储模块将采空区的预警信息和监测信息进行存储或提取，所述监控平台通过信号传输模块与采空区内部安装的检测设备连接，在系统中增加有监测设备，连接机构对外部地面沉陷进行感应，最终通过信号线的连接状态进行反馈，利用信号线的断开来触发警报，该结构可控性更强，灵敏性更高，故障率更低，通过控制螺杆即可控制活动挡板移动，以此来控制使导体脱出所需的振幅，避免发生误报问题。

Description

一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统。

背景技术

在煤矿的开采过程中，低下的采空区随着开采深度和广度的增加，就会产生一定的危险，由于缺乏足够的支撑导致发生沉陷的情况，一旦出现突然塌陷，就会对底部的施工人员产生威胁，而塌陷之前一般会经过缓慢的地址沉陷，因此通过对该沉陷能够进行提前预警，即可及时对底部的人员进行疏散，从而避免对人身安全产生威胁，监测预警系统需要配合地面的监测平台和地下采空区的感应监测设备进行使用，但是常规的地面缓慢沉陷往往由于形变较小，因此难以及时察觉，进而导致后续的灾难发生，同时对于瞬间的大规模塌陷，也难以在短时间内将塌陷的主要位置向四周扩散，从而无法高效的利用短暂的救援时间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明能够灵敏的监测缓慢发生的地质沉陷，安全性高，能够在塌陷瞬间将信号向外侧传递。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，包括预警系统本体，所述预警系统本体包括监控平台和监测设备，所述监控平台在计算机终端的控制下分别与云端服务器和地面声光预警中心进行联动，所述计算机终端通过内部的存储模块将采空区的预警信息和监测信息进行存储或提取，所述监控平台通过信号传输模块与采空区内部安装的检测设备连接，所述检测设备包括支撑组件和连接机构，所述支撑组件的表面设置有末端预警模块，所述连接机构的内部被信号线穿过，所述信号线的末端设置有圆柱导体，所述支撑组件的底端设置有插接件，所述支撑组件的顶端安装有牵引管件，所述信号线从牵引管件内部的空腔部分穿过。

进一步的，所述支撑组件的底端设置有底座，所述底座的表面开设有通孔，所述插接件利用通孔将底座的进行贯穿，所述底座的一侧连接有线管，所述底座的中间安装有电池仓，所述支撑组件的顶端的一侧与牵引管件的一端固定连接。

进一步的，所述支撑组件的内侧安装有蜂鸣器，所述支撑组件的一侧与采空区的墙壁相贴合，且支撑组件的顶端与采空区的顶部相接触，所述插接件从底座穿过后插入到墙壁的内部。

进一步的，所述牵引管件的表面开设有开口，所述开口的内部安装有玻璃杆，所述玻璃杆的末端设置有导向玻璃，所述导向玻璃的一端与灯珠的前端相接触，所述灯珠的后端设置有第二固定板。

进一步的，所述灯珠的壳体部分通过螺钉穿过第二固定板安装在牵引管件的内壁上，所述玻璃杆的侧边与开口的内壁相贴合，所述导向玻璃通过折弯隐藏在牵引管件的内部。

进一步的，所述连接机构包括托板和连接槽，所述托板的顶端安装有第一固定板，所述托板的一侧设置有两个螺纹套筒，所述螺纹套筒的内部安装有螺杆，所述连接槽开设在托板表面的两端。

进一步的，所述第一固定板的两侧开设有螺纹孔，所述连接机构通过使用螺钉穿过第一固定板上的螺纹孔安装在在采空区的顶部，所述牵引管件的一端设置在连接槽的正上方。

进一步的，所述连接槽的内部安装有固定挡板和活动挡板，所述圆柱导体安装在固定挡板和活动挡板中间的底部，所述圆柱导体的底端与托举套筒相贴合，所述托举套筒的底端连接有支撑弹簧，所述支撑弹簧的底端安装有连接导线。

进一步的，所述活动挡板的一侧连接有调节弹簧，所述调节弹簧的另一端设置有推板，所述推板的表面与螺杆的一端相贴合。

进一步的，所述固定挡板和活动挡板的底端均设置为斜面，且固定挡板和活动挡板之间的间隔由上到下逐渐加宽，且固定挡板和活动挡板顶部的间隔宽度大于圆柱导体的直径，两个所述连接槽的底端通过连接导线相互连通。

本发明的有益效果：本发明的一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，包括预警系统本体，所述预警系统本体包括支撑组件、牵引管件、连接机构、连接槽、开口、玻璃杆、蜂鸣器、电池仓、底座、线管、插接件、信号线、托板、第一固定板、螺纹套筒、螺杆、导向玻璃、灯珠、第二固定板、圆柱导体、固定挡板、活动挡板、托举套筒、支撑弹簧、连接导线、调节弹簧、推板。

1.该煤矿采空区地面沉陷监测预警系统在系统中增加有监测设备，通过支撑组件将信号线向上撑起，与连接机构进行连接后，即可通过连接机构对外部地面沉陷进行感应，最终通过连接状态反馈导信号线上，利用信号线的断开来触发警报，该结构可控性更强，灵敏性更高，使用范围广，故障率更低。

2.该煤矿采空区地面沉陷监测预警系统在牵引管件的内部设置有玻璃杆，当位于中间的连接机构发生沉陷后，即可带动牵引管件弯曲，玻璃杆由于弹性模量大于牵引管件，因此牵引管件变形后玻璃杆会发生断裂，从而无法继续将内部灯珠产生的光线向外传递，即可起到预警作用，该方式能够灵敏的对缓慢进行的地质沉陷进行监测。

3.该煤矿采空区地面沉陷监测预警系统在连接机构的内部通过控制螺杆即可控制活动挡板移动，进而控制内部的圆柱导体轻易从两个挡板中脱出，以此来控制导体脱出的灵敏度，避免采空区部分受到外部震动就会发生警报的误报问题。

附图说明

图1为本发明一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统的流程图；

图2为本发明一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统监测设备部分的结构示意图；

图3为本发明一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统监测设备部分的支撑组件结构图；

图4为本发明一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统监测设备部分的连接机构结构图；

图5为本发明一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统监测设备部分的玻璃杆结构图；

图6为本发明一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统监测设备部分连接槽内部图；

图中：1、支撑组件；2、牵引管件；3、连接机构；4、连接槽；5、开口；6、玻璃杆；7、蜂鸣器；8、电池仓；9、底座；10、线管；11、插接件；12、信号线；13、托板；14、第一固定板；15、螺纹套筒；16、螺杆；17、导向玻璃；18、灯珠；19、第二固定板；20、圆柱导体；21、固定挡板；22、活动挡板；23、托举套筒；24、支撑弹簧；25、连接导线；26、调节弹簧；27、推板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，包括预警系统本体，所述预警系统本体包括监控平台和监测设备，所述监控平台在计算机终端的控制下分别与云端服务器和地面声光预警中心进行联动，所述计算机终端通过内部的存储模块将采空区的预警信息和监测信息进行存储或提取，所述监控平台通过信号传输模块与采空区内部安装的检测设备连接，所述检测设备包括支撑组件1和连接机构3，所述支撑组件1的表面设置有末端预警模块，所述连接机构3的内部被信号线12穿过，所述信号线12的末端设置有圆柱导体20，所述支撑组件1的底端设置有插接件11，所述支撑组件1的顶端安装有牵引管件2，所述信号线12从牵引管件2内部的空腔部分穿过，该监测预警系统在地面设置有总控室，通过内部的计算机终端内置的监控平台，即可借助网络与云端进行交互，把经由信号传输模块传递的监测信息进行上传和本地分析，从而及时发现地面沉陷状态，并在遭遇到地面沉陷后及时通过地面声光预警进行警示，该监控平台将实时的监控数据通过计算机终端同时存储在本地的存储模块内，以便于后续的分析和统计，信号传输模块通过外置的信号线12与采空区内部布设的多个监控设备进行连接，即可通过监控设备对踩空区内部实现近距离的实时监测功能，并在发生塌陷时，一方面通过信号线12触发外部的地面声光报警，另一方面经由检测设备对内部的末端预警模块进行触发，从而对在采空区内部的人员同样能够及时的利用蜂鸣器7等警报设备进行提前预警。

本实施例，所述支撑组件1的底端设置有底座9，所述底座9的表面开设有通孔，所述插接件11利用通孔将底座9的进行贯穿，所述底座9的一侧连接有线管10，所述底座9的中间安装有电池仓8，所述支撑组件1的顶端的一侧与牵引管件2的一端固定连接，所述支撑组件1的内侧安装有蜂鸣器7，所述支撑组件1的一侧与采空区的墙壁相贴合，且支撑组件1的顶端与采空区的顶部相接触，所述插接件11从底座9穿过后插入到墙壁的内部，在检测设备中通过支撑组件1将较长范围的信号线12进行支撑，使该信号线12在墙壁与地面的交界处进行布设，并与位于顶部中间安装的连接机构3进行连通，连接时，将信号线12从支撑组件1的壳体内部穿过，支撑组件1通过底端的插接件11固定在墙壁处，顶端靠近天花板，信号线12沿着底板向另一处的支撑组件1延伸，顶端从牵引管件2处穿出，并通过圆柱导体20与连接机构3的内部所连接，由于连接机构3的内部通过多种连接部件使信号线12末端的圆柱导体20能够在受到强烈震动时与连接机构3脱离，所以通过将信号线12进行脱离后，即可利用内置的控制软件将每个支撑组件1内侧的蜂鸣器7发生警报，并通过信号线12将断开的信号向后传递，使每个支撑组件1均能够及时发生警报，每个支撑组件1的底端均设置有独立的电池仓8结构，因此能够确保在信号线12断路触发警报时，能够提供预警所需的电力。

本实施例，所述牵引管件的表面开设有开口5，所述开口5的内部安装有玻璃杆6，所述玻璃杆6的末端设置有导向玻璃17，所述导向玻璃17的一端与灯珠18的前端相接触，所述灯珠18的后端设置有第二固定板19，牵引管件2本体部分采用弹簧钢材质，因此牵引管件2具有较低的弹性模量，牵引管件2的一端与连接机构3所在的位置相对齐，另一端则与支撑组件1固定连接，由于支撑组件1靠近腔体，且支撑组件1成体呈倒“V”型结构，并采用强度较高的合金材质，所以地下采空区发生沉陷后，支撑组件1通过其较高的结构强度能够对内部的信号线12进行保护，以及对牵引管件2的连接端进行支撑，而牵引管的另一端靠近连接机构3，连接机构3则安装在采空区的中间顶端，缺乏有效支撑，因此发生沉陷后会率先下沉塌陷，该端部的牵引管件2下沉后会使整个牵引管发生弯曲，在牵引管件2的侧边嵌装有玻璃杆6，玻璃具有极高的弹性模量，自身的形变性能较差，无法随着牵引管件2的弯曲而进行同步折弯，因此牵引管件2发生弯曲后，玻璃杆6会由于自身属性导致断裂破碎。

本实施例，所述灯珠18的壳体部分通过螺钉穿过第二固定板19安装在牵引管件2的内壁上，所述玻璃杆6的侧边与开口5的内壁相贴合，所述导向玻璃17通过折弯隐藏在牵引管件2的内部，在玻璃杆6的后端设置有折弯的导向玻璃17，导向玻璃17与灯珠18接触后，会将灯珠18产生的光线沿着玻璃在内部传到，最终将整个玻璃杆6产生较为明亮的光线，在正常使用中该光线长时间处于照明状态，当采空区出现缓慢沉陷时，中间的连接机构3带动牵引管件2前端弯曲，并通过该弯曲将内部的玻璃杆6折断破碎，破碎后的玻璃杆6无法继续正常传递光线，因此灯珠18产生的光线就会被隐藏，所以直接通过观察牵引管件2表面的光线线条是否正常照射，即可判断该位置的地面沉陷是否已经达到阈值，从而可以对缓慢沉陷的状态进行及时的、预警。

本实施例，所述连接机构3包括托板13和连接槽4，所述托板13的顶端安装有第一固定板14，所述托板13的一侧设置有两个螺纹套筒15，所述螺纹套筒15的内部安装有螺杆16，所述连接槽4开设在托板13表面的两端，所述第一固定板14的两侧开设有螺纹孔，所述连接机构3通过使用螺钉穿过第一固定板14上的螺纹孔安装在在采空区的顶部，所述牵引管件2的一端设置在连接槽4的正上方，通过连接机构3将两个信号线12的两端进行连接，并将该连接机构3安装在采空区的中间位置的顶端，使其最为遭遇塌陷时率先掉落的区域，以便于通过内部的连接部件将该塌陷状况进行传递，并转换为电信号进行发送。

本实施例，所述连接槽4的内部安装有固定挡板21和活动挡板22，所述圆柱导体20安装在固定挡板21和活动挡板22中间的底部，所述圆柱导体20的底端与托举套筒23相贴合，所述托举套筒23的底端连接有支撑弹簧24，所述支撑弹簧24的底端安装有连接导线25，所述活动挡板22的一侧连接有调节弹簧26，所述调节弹簧26的另一端设置有推板27，所述推板27的表面与螺杆16的一端相贴合，所述固定挡板21和活动挡板22的底端均设置为斜面，且固定挡板21和活动挡板22之间的间隔由上到下逐渐加宽，且固定挡板21和活动挡板22顶部的间隔宽度大于圆柱导体20的直径，两个所述连接槽4的底端通过连接导线25相互连通，由于信号线12的末端为圆柱导体20，该导体被两个挡板遮挡，因此遭遇正常震动时，该导体无法从两个挡板处脱出，即可保持连接状态，并通过底端的托举套筒23、支撑弹簧24和连接导线25保持连通，当发生塌陷后，该连接机构3下落，信号线12的后端被支撑组件1支撑，因此无法与连接机构3同步下落，因此连接机构3就会带动两个挡板快速下降，使圆柱导体20向上推出，活动挡板22后端设置有调节弹簧26，调节弹簧26具有弹性，因此无法推动活动挡板22对圆柱导体20保持足够力度的夹持，所以最终连接机构3会与圆柱导体20脱离，使其产生断路信号，并将该信号通过信号线12传递倒支撑组件1内部的电路板上，触发蜂鸣器7进行预警，通过调节螺杆16即可控制调节弹簧26的推力，进而控制活动挡板22对圆柱导体20的夹持力度，避免外部的震动导致圆柱导体20从挡板中脱出产生误报的情况。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，包括预警系统本体，其特征在于：所述预警系统本体包括监控平台和监测设备，所述监控平台在计算机终端的控制下分别与云端服务器和地面声光预警中心进行联动，所述计算机终端通过内部的存储模块将采空区的预警信息和监测信息进行存储或提取，所述监控平台通过信号传输模块与采空区内部安装的检测设备连接，所述检测设备包括支撑组件（1）和连接机构（3），所述支撑组件（1）的表面设置有末端预警模块，所述连接机构（3）的内部被信号线（12）穿过，所述信号线（12）的末端设置有圆柱导体（20），所述支撑组件（1）的底端设置有插接件（11），所述支撑组件（1）的顶端安装有牵引管件（2），所述信号线（12）从牵引管件（2）内部的空腔部分穿过，所述牵引管件（2）的表面安装有玻璃杆（6），所述牵引管件（2）的表面开设有开口（5），所述开口（5）的内部安装有玻璃杆（6），所述玻璃杆（6）的末端设置有导向玻璃（17），所述导向玻璃（17）的一端与灯珠（18）的前端相接触，所述灯珠（18）的后端设置有第二固定板（19），所述灯珠（18）的壳体部分通过螺钉穿过第二固定板（19）安装在牵引管件（2）的内壁上，所述玻璃杆（6）的侧边与开口（5）的内壁相贴合，所述导向玻璃（17）通过折弯隐藏在牵引管件（2）的内部，所述连接机构（3）包括托板（13）和连接槽（4），所述托板（13）的顶端安装有第一固定板（14），所述托板（13）的一侧设置有两个螺纹套筒（15），所述螺纹套筒（15）的内部安装有螺杆（16），所述连接槽（4）开设在托板（13）表面的两端，所述第一固定板（14）的两侧开设有螺纹孔，所述连接机构（3）通过使用螺钉穿过第一固定板（14）上的螺纹孔安装在在采空区的顶部，所述牵引管件（2）的一端设置在连接槽（4）的正上方，所述连接槽（4）的内部安装有固定挡板（21）和活动挡板（22），所述圆柱导体（20）安装在固定挡板（21）和活动挡板（22）中间的下方，所述圆柱导体（20）的底端与托举套筒（23）相贴合，所述托举套筒（23）的底端连接有支撑弹簧（24），所述支撑弹簧（24）的底端安装有连接导线（25）。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，其特征在于：所述支撑组件（1）的底端设置有底座（9），所述底座（9）的表面开设有通孔，所述插接件（11）利用通孔将底座（9）的进行贯穿，所述底座（9）的一侧连接有线管（10），所述底座（9）的中间安装有电池仓（8），所述支撑组件（1）的顶端的一侧与牵引管件（2）的一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，其特征在于：所述支撑组件（1）的内侧安装有蜂鸣器（7），所述支撑组件（1）的一侧与采空区的墙壁相贴合，且支撑组件（1）的顶端与采空区的顶部相接触，所述插接件（11）从底座（9）穿过后插入到墙壁的内部。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，其特征在于：所述活动挡板（22）的一侧连接有调节弹簧（26），所述调节弹簧（26）的另一端设置有推板（27），所述推板（27）的表面与螺杆（16）的一端相贴合。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿采空区地面沉陷监测预警系统，其特征在于：所述固定挡板（21）和活动挡板（22）的底端均设置为斜面，且固定挡板（21）和活动挡板（22）之间的间隔由上到下逐渐加宽，所述固定挡板（21）和活动挡板（22）顶部的间隔宽度大于圆柱导体（20）的直径，两个所述连接槽（4）的底端通过连接导线（25）相互连通。