CN115793038B - 煤矿巷道顶板激振系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿巷道顶板激振系统及其施工方法，属于激振系统技术领域，本煤矿巷道顶板激振系统包括：底座；气缸，气缸设置在底座上，气缸内具有腔室，腔室具有进气口和排气口，排气口上设置有压力控制阀，进气口用于与进气风管连接；活塞杆，活塞杆沿上下方向穿设在气缸中，活塞杆的下端具有活塞部，活塞部位于腔室内，活塞部将腔室分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体与进气口连通，第二腔体与排气口连通，活塞部通过第一弹簧与气缸内壁连接，活塞杆上端具有安装座；激振器，激振器设置在安装座上。

Description

煤矿巷道顶板激振系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及激振系统技术领域，尤其是涉及一种煤矿巷道顶板激振系统及其施工方法。

背景技术

地震波法是以地下各种介质的弹性波波速及波阻抗差异为基础，研究有人工震源或激振系统产生的地震波传播规律，用来解决地下介质分布状况的一种物探方法，凭借效率好等优点广泛应用于矿山工程。

地震波法测试巷道顶煤厚度时，需要将激振系统安装至顶板上，不需要一定的预压力，目前主要通过螺纹杆将激振系统预压在顶板上，但该方法存在一定的弊端，一方面当巷道比较高时，螺纹杆操作困难，费时费力，另一方面通过螺纹杆将激振器顶在顶板上的预压力由人工控制，无法做到定量化，影响激振信号的标准化。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明提出一种煤矿巷道顶板激振系统，能够对方便地安装到煤矿巷道顶板上产生激振信号，且激振信号标准稳定。

本发明的另一个目的在于提出一种煤矿巷道顶板激振系统的施工方法。

根据本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统，包括：底座；气缸，气缸设置在底座上，气缸内具有腔室，腔室具有进气口和排气口，排气口上设置有压力控制阀，进气口用于与进气风管连接；活塞杆，活塞杆沿上下方向穿设在气缸中，活塞杆的下端具有活塞部，活塞部位于腔室内，活塞部将腔室分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体与进气口连通，第二腔体与排气口连通，活塞部通过第一弹簧与气缸内壁连接，活塞杆上端具有安装座；激振器，激振器设置在安装座上。

根据本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统，至少具有如下有益效果：将底座放置在水平工作面后，通过进气口向第一腔体内充气，使活塞杆克服弹簧弹力和自身重力向上运动，将位于安装座内的激振器向上推动，直至激振器与煤矿巷道的顶板贴合，此时，关闭压力控制阀，使第二腔体处于密封状态，活塞杆保持固定不动，将激振器固定于煤矿巷道顶板上，完成激振器的安装，降低了将激振器安装到煤矿巷道顶板上的难度，从而提高了探测施工的效率。在关闭压力控制阀后，第二腔体内的气压恒定，第二腔体内的气体对活塞杆的支撑力恒定，因此通过压力控制阀调整第二腔体内的气压，即可以控制将激振器顶在顶板上的预压力，从而保证每次将激振器安装到煤矿巷道顶板上时所施加的预压力定量可控，保证激振信号的标准化，提高了激振器探测的精准度。

根据本发明的一些实施例，第二腔体内设置有压力传感器，压力传感器与压力控制阀电连接。

根据本发明的一些实施例，进气口上设置有进气阀，进气阀与压力传感器传动连接。

根据本发明的一些实施例，第一腔体连接有安全泄压阀，安全泄压阀用于在第一腔体内压强过大时对第一腔体进行泄压。

根据本发明的一些实施例，安全泄压阀包括泄压腔体，泄压腔体具有泄压进口和泄压出口，泄压进口与第一腔体连通，泄压出口用于与泄压管道连通，泄压腔体内可滑动地设置有泄压阀芯，泄压阀芯根据第一腔体内的压强滑动以开启和关闭泄压进口。

根据本发明的一些实施例，泄压阀芯的左端与泄压进口相抵，泄压阀芯的右端通过第二弹簧与泄压腔体连接。

根据本发明的一些实施例，第二弹簧的左端为活动端，第二弹簧的右端为固定端，固定端连接有螺纹件，螺纹件与腔体螺纹连接，螺纹件用于改变固定端的位置。

根据本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统的施工方法，煤矿巷道顶板激振系统包括底座；气缸，气缸设置在底座上，气缸内具有腔室，腔室具有进气口和排气口，排气口上设置有压力控制阀，进气口用于与进气风管连接；活塞杆，活塞杆沿上下方向穿设在气缸中，活塞杆的下端具有活塞部，活塞部位于腔室内，活塞部将腔室分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体与进气口连通，第二腔体与排气口连通，活塞部通过第一弹簧与气缸内壁连接，活塞杆上端具有安装座；激振器，激振器设置在安装座上；

施工方法包括：

将底座放置在煤矿巷道水平的地面或工作平台上，将进气口与进气风管连接，将激振器安装到安装座上；

进气风管向第一腔体内充入压缩气体，同时使压力控制阀处于导通状态，压缩气体推动活塞杆克服第一弹簧弹力向上运动，直至激振器与煤矿巷道顶板贴合；

闭合压力控制阀封堵排气口，激振器运作产生一定频率和恒定力探测煤厚；

探测结束后缓慢打开压力控制阀，使活塞杆缓慢下降，完成激振器的拆卸。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统的结构示意图；

图2是图1中安全泄压阀的结构示意图；

图3是图2的剖视图。

附图标记：

底座100；

气缸200；进气口210；排气口220；压力控制阀221；第一腔体230；第二腔体240；压力传感器250；进气阀260；

活塞杆300；活塞部310；第一弹簧320；安装座330；

激振器400；

安全泄压阀500；泄压腔体510；泄压进口520；泄压出口530；泄压阀芯540；第二弹簧550；活动端551；固定端552；螺纹件560。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1至图3描述根据本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统及其施工方法。

如图1所示，根据本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统，包括：底座100；气缸200，气缸200设置在底座100上，气缸200内具有腔室，腔室具有进气口210和排气口220，排气口220上设置有压力控制阀221，进气口210用于与进气风管连接；活塞杆300，活塞杆300沿上下方向穿设在气缸200中，活塞杆300的下端具有活塞部310，活塞部310位于腔室内，活塞部310将腔室分隔为第一腔体230和第二腔体240，第一腔体230与进气口210连通，第二腔体240与排气口220连通，活塞部310通过第一弹簧320与气缸200内壁连接，活塞杆300上端具有安装座330；激振器400，激振器400设置在安装座330上。

如图1所示，气缸200沿上下方向设置在底座100上表面上，气缸200内具有沿上下方向设置的腔室，腔室上端具有排气口220，腔室下端具有进气口210，活塞杆300沿上下方向穿设在气缸200上，活塞杆300的下半段位于腔室内，活塞杆300下端具有活塞部310，活塞部310与腔室内壁贴合并将腔室分为第一腔体230和第二腔体240，第一腔体230位于活塞部310下方并与进气口210连通，第二腔体240位于活塞部310上方并与排气口220连通，活塞杆300下半段上缠绕有第一弹簧320，第一弹簧320下端与活塞部310上表面连接，第一弹簧320的上端与第二腔体240内壁连接。活塞杆300上端具有安装座330，激振器400固定在安装座330内。

由此，将底座100放置在水平工作面后，通过进气口210向第一腔体230内充气，使活塞杆300克服弹簧弹力和自身重力向上运动，将位于安装座330内的激振器400向上推动，直至激振器400与煤矿巷道的顶板贴合，此时，关闭压力控制阀221，使第二腔体240处于密封状态，活塞杆300保持固定不动，将激振器400固定于煤矿巷道顶板上，完成激振器400的安装，降低了将激振器400安装到煤矿巷道顶板上的难度，从而提高了探测施工的效率。

在关闭压力控制阀221后，第二腔体240内的气压恒定，第二腔体240内的气体对活塞杆300的支撑力恒定，因此通过压力控制阀221调整第二腔体240内的气压，即可以控制将激振器400顶在顶板上的预压力，从而保证每次将激振器400安装到煤矿巷道顶板上时所施加的预压力定量可控，保证激振信号的标准化，提高了激振器400探测的精准度。

另外，由于第二腔体240内气体对活塞杆300提供的支撑力为非接触式的支撑力，因此激振器400工作时产生的振动能够由活塞杆300微小的位移进行缓冲和吸收，避免激振器400运作产生的振动损坏本系统中的其他零部件，提高本系统的探测精确度和使用寿命。

在本发明的一些具体实施例中，第二腔体240内设置有压力传感器250，压力传感器250与压力控制阀221电连接。压力传感器250能够实时检测第二腔体240内的压强，并将第二腔体240内的压强信息以电信号的形式反馈给压力控制阀221，控制压力控制阀221导通或关闭以调整第二腔体240内的压强。从而使压力控制阀221能够根据第二腔体240内实际压强情况进行压强调控，向激振器400提供更加精准的预压力。

在本发明的一些具体实施例中，进气口210上设置有进气阀260，进气阀260与压力传感器250传动连接。通过进气阀260的通断控制第一腔体230内的气体压强，从而控制活塞杆300的上下移动，根据压力传感器250所检测到的第二腔体240内的气体压强，控制进气阀260和压力控制阀221的通断，当第二腔体240内压强过高时，压力控制阀221导通放出部分第二腔体240内的气体，从而使第二腔体240内的压强降低；当第二腔体240内的压强过低时，进气阀260导通，向第一腔体230内充入气体，使活塞杆300上移减少第一腔体230的体积，从而使第一腔体230内的压强增高。

由此，压力传感器250、压力控制阀221和进气阀260配合，能够将第二腔体240内的压强稳定在某个数值，从而向激振器400提供适合的预压力。

在本发明的一些具体实施例中，第一腔体230连接有安全泄压阀500，安全泄压阀500用于在第一腔体230内压强过大时对第一腔体230进行泄压。

如图2和图3所示，安全泄压阀500包括泄压腔体510，泄压腔体510具有泄压进口520和泄压出口530，泄压进口520与第一腔体230连通，泄压出口530用于与泄压管道连通，泄压腔体510内可滑动地设置有泄压阀芯540，泄压阀芯540根据第一腔体230内的压强滑动以开启和关闭泄压进口520。泄压阀芯540的左端与泄压进口520相抵，泄压阀芯540的右端通过第二弹簧550与泄压腔体510连接。第二弹簧550的左端为活动端551，第二弹簧550的右端为固定端552，固定端552连接有螺纹件560，螺纹件560与腔体螺纹连接，螺纹件560用于改变固定端552的位置。

当第一腔体230内的压强过大时，第一腔体230内的气体会推动泄压阀芯540向右移动，使泄压进口520与泄压出口530连通，对第一腔体230内的气体进行泄压。由此，当进气风管想第一腔体230内过量充气，或者活塞杆300受到了超过安全范围的外力干扰时，第一腔体230内的气体能够通过安全泄压阀500泄出，避免发生安全事故或者导致本系统内的零部件受损。

通过转动螺纹件560，能够改变第二弹簧550固定端552的位置，从而改变第二弹簧550的弹力，改变开启安全泄压阀500所需要的压力。由此，转动螺纹件560可以调整触发安全泄压的压强值，在不影响正常施工的情况下，避免第一腔体230内压强过高引发安全事故。

根据本发明实施例的煤矿巷道顶板激振系统的施工方法，煤矿巷道顶板激振系统包括底座100；气缸200，气缸200设置在底座100上，气缸200内具有腔室，腔室具有进气口210和排气口220，排气口220上设置有压力控制阀221，进气口210用于与进气风管连接；活塞杆300，活塞杆300沿上下方向穿设在气缸200中，活塞杆300的下端具有活塞部310，活塞部310位于腔室内，活塞部310将腔室分隔为第一腔体230和第二腔体240，第一腔体230与进气口210连通，第二腔体240与排气口220连通，活塞部310通过第一弹簧320与气缸200内壁连接，活塞杆300上端具有安装座330；激振器400，激振器400设置在安装座330上；

施工方法包括：

将底座100放置在煤矿巷道水平的地面或工作平台上，将进气口210与进气风管连接，将激振器400安装到安装座330上；

进气风管向第一腔体230内充入压缩气体，同时使压力控制阀221处于导通状态，压缩气体推动活塞杆300克服第一弹簧320弹力向上运动，直至激振器400与煤矿巷道顶板贴合；

闭合压力控制阀221封堵排气口220，激振器400运作产生一定频率和恒定力探测煤厚；

探测结束后缓慢打开压力控制阀221，使活塞杆300缓慢下降，完成激振器400的拆卸。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种煤矿巷道顶板激振系统，其特征在于，包括：

底座(100)；

气缸(200)，所述气缸(200)设置在所述底座(100)上，所述气缸(200)内具有腔室，所述腔室具有进气口(210)和排气口(220)，所述排气口(220)上设置有压力控制阀(221)，所述进气口(210)用于与进气风管连接；

活塞杆(300)，所述活塞杆(300)沿上下方向穿设在所述气缸(200)中，所述活塞杆(300)的下端具有活塞部(310)，所述活塞部(310)位于所述腔室内，所述活塞部(310)将所述腔室分隔为第一腔体(230)和第二腔体(240)，所述第一腔体(230)与所述进气口(210)连通，所述第二腔体(240)与所述排气口(220)连通，所述活塞部(310)通过第一弹簧(320)与所述气缸(200)内壁连接，所述活塞杆(300)上端具有安装座(330)；

激振器(400)，所述激振器(400)设置在所述安装座(330)上；

所述第二腔体(240)内设置有压力传感器(250)，所述压力传感器(250)与所述压力控制阀(221)电连接；所述进气口(210)上设置有进气阀(260)，所述进气阀(260)与所述压力传感器(250)传动连接；

在关闭压力控制阀(221)后，第二腔体(240)内的气压恒定，第二腔体(240)内的气体对活塞杆(300)的支撑力恒定，因此通过压力控制阀(221)调整第二腔体(240)内的气压，即可以控制将激振器(400)顶在顶板上的预压力，从而保证每次将激振器(400)安装到煤矿巷道顶板上时所施加的预压力定量可控，保证激振信号的标准化。

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道顶板激振系统，其特征在于，所述第一腔体(230)连接有安全泄压阀(500)，所述安全泄压阀(500)用于在所述第一腔体(230)内压强过大时对所述第一腔体(230)进行泄压。

3.根据权利要求2所述的煤矿巷道顶板激振系统，其特征在于，所述安全泄压阀(500)包括泄压腔体(510)，所述泄压腔体(510)具有泄压进口(520)和泄压出口(530)，所述泄压进口(520)与所述第一腔体(230)连通，所述泄压出口(530)用于与泄压管道连通，所述泄压腔体(510)内可滑动地设置有泄压阀芯(540)，所述泄压阀芯(540)根据所述第一腔体(230)内的压强滑动以开启和关闭所述泄压进口(520)。

4.根据权利要求3所述的煤矿巷道顶板激振系统，其特征在于，所述泄压阀芯(540)的左端与所述泄压进口(520)相抵，所述泄压阀芯(540)的右端通过第二弹簧(550)与所述泄压腔体(510)连接。

5.根据权利要求4所述的煤矿巷道顶板激振系统，其特征在于，所述第二弹簧(550)的左端为活动端(551)，所述第二弹簧(550)的右端为固定端(552)，所述固定端(552)连接有螺纹件(560)，所述螺纹件(560)与腔体螺纹连接，所述螺纹件(560)用于改变所述固定端(552)的位置。

6.一种煤矿巷道顶板激振系统的施工方法，其特征在于，所述煤矿巷道顶板激振系统包括底座(100)；气缸(200)，所述气缸(200)设置在所述底座(100)上，所述气缸(200)内具有腔室，所述腔室具有进气口(210)和排气口(220)，所述排气口(220)上设置有压力控制阀(221)，所述进气口(210)用于与进气风管连接；活塞杆(300)，所述活塞杆(300)沿上下方向穿设在所述气缸(200)中，所述活塞杆(300)的下端具有活塞部(310)，所述活塞部(310)位于所述腔室内，所述活塞部(310)将所述腔室分隔为第一腔体(230)和第二腔体(240)，所述第一腔体(230)与所述进气口(210)连通，所述第二腔体(240)与所述排气口(220)连通，所述活塞部(310)通过第一弹簧(320)与所述气缸(200)内壁连接，所述活塞杆(300)上端具有安装座(330)；激振器(400)，所述激振器(400)设置在所述安装座(330)上；

所述施工方法包括：

将所述底座(100)放置在煤矿巷道水平的地面或工作平台上，将所述进气口(210)与进气风管连接，将所述激振器(400)安装到所述安装座(330)上；

进气风管向所述第一腔体(230)内充入压缩气体，同时使所述压力控制阀(221)处于导通状态，压缩气体推动所述活塞杆(300)克服所述第一弹簧(320)弹力向上运动，直至所述激振器(400)与煤矿巷道顶板贴合；

闭合所述压力控制阀(221)封堵所述排气口(220)，所述激振器(400)运作产生一定频率和恒定力探测煤厚；

探测结束后缓慢打开所述压力控制阀(221)，使所述活塞杆(300)缓慢下降，完成所述激振器(400)的拆卸。