CN116386283B - 一种煤矿矿山地质灾害预警装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿矿山地质灾害预警装置及其使用方法，属于地质灾害预警装置技术领域。包括箱体，还包括：支撑组件，支撑组件包括固定安装在箱体内的第一限位圈，第一限位圈内滑动安装有L形外扩杆，L形外扩杆的上方设置有驱动板，L形外扩杆的下方转动安装有信号插片；第二限位圈，L形外扩杆弹性安装在第二限位圈内，第二限位圈上均匀焊接有插地杆；焊接在第一限位圈上的立耳，立耳内滑动安装有滑块，驱动板与滑块转动安装在一起。当信号插片抖动时，带动L形外扩杆在第一限位圈和第二限位圈内上下滑动，由于均匀设置的L形外扩杆共同向上推动驱动板，使驱动板在两个立耳之间上下滑动并产生预警信号，对周围的居民起到警示作用。

Description

一种煤矿矿山地质灾害预警装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及地质灾害预警装置技术领域，尤其涉及一种煤矿矿山地质灾害预警装置及其使用方法。

背景技术

地质灾害是危害人类生命安全的一种自然灾害，常年发生的地震就属于地质灾害，又比如，山体在暴雨天气下时常会形成泥石流以及山体崩塌现象，这些地质灾害会给人们的生命财产起到较大的威胁。

现有的泥石流预警装置包括很多，例如叶轮式预警装置，通过泥石流撞击叶轮，使叶轮偏转，进而达到预警功能，但是由于在山体环境，容易存在滚石、落石、动物误撞等意外因素，如果导致叶轮卡在某个角度，就容易产生误报的情况。

现有的地质灾害预警装置，一般都采用手动采样进行分析，该方法耗时且费力，且无法实时监控山体情形；或者插入式地安装预警装置，但是由于在山体环境，容易存在滚石、落石、动物误撞等意外因素，容易产生误报的情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中由于在山体环境，容易存在滚石、落石、动物误撞等意外因素，容易产生误报情况的问题，而提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种煤矿矿山地质灾害预警装置，包括箱体，还包括：支撑组件，支撑组件用于支撑箱体以及接收来自地下的纵波信号，所述支撑组件包括固定安装在箱体内的第一限位圈，所述第一限位圈内滑动安装有L形外扩杆，所述L形外扩杆的上方设置有驱动板，所述L形外扩杆的下方转动安装有信号插片；设置在第一限位圈下方的第二限位圈，所述L形外扩杆弹性安装在第二限位圈内，所述第二限位圈上均匀焊接有插地杆；两个对称设置的立耳，焊接在第一限位圈上，所述立耳内滑动安装有滑块，所述驱动板与滑块转动安装在一起。

为了提高接收纵波信号的强度，优选地，所述L形外扩杆沿第一限位圈的圆周均匀设置，所述信号插片沿L形外扩杆位于土壤内的一端线性排列。

为了将纵波振动转换成敲击运动，优选地，还包括：转动安装在箱体内的旋转轴，所述旋转轴与箱体之间设置有敲击组件；滑动安装在立耳上的齿条，所述齿条与滑块固定连接，所述旋转轴上固定安装有与齿条啮合连接的齿轮。

为了通过敲击产生初步的警示作用，进一步地，所述敲击组件包括：转动安装在箱体内壁上的第一旋转座，所述第一旋转座内转动安装有敲击杆，所述敲击杆上弹性安装有敲击块；转动安装在箱体内壁上的第二旋转座，所述第二旋转座内转动安装有第一连接杆，所述敲击杆远离敲击块的一端固定安装有第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆靠近端转动安装在一起；固定安装在旋转轴上的三角板，所述三角板与敲击杆之间通过第三连接杆转动连接。

为了增强警示作用，更进一步地，还包括：固定安装在箱体外的罩壳，所述罩壳与箱体之间固定安装有固定套，所述固定套内设置有磁铁，所述磁铁上缠绕有线圈，所述固定套开口端固定安装有振膜，所述箱体上开设有与振膜相适配的圆槽；固定安装在罩壳上的灯座，所述灯座上电连有声光警示灯，所述灯座与线圈之间通过导线连接。

为了监测土壤沉降，进一步地，还包括：滑动安装在第二限位圈内的沉降杆，所述沉降杆上固定安装有位移传感器，所述灯座内固定安装有与位移传感器通信连接的WiFi模块。

为了提高沉降杆的稳定性，更进一步地，所述沉降杆位于土壤内的一端固定安装有梯形块，所述梯形块内开设有上下贯通的第一导水槽。

为了减少雨水与装置的破坏，进一步地，还包括：固定安装在箱体上的立柱，所述立柱顶端固定安装有挡雨板，所述挡雨板的顶部均匀开设有第二导水槽。

为了减少能源消耗，采用清洁能源，更进一步地，还包括固定安装在立柱上的太阳能板，所述灯座内装配有蓄电池，所述太阳能板与蓄电池之间通过导线连接。

更进一步地，所述箱体内设有储气囊，所述箱体顶部固定有出气筒，所述出气筒内设有隔膜，所述出气筒与储气囊相互连通；所述箱体顶部垂直滑动连接有滑动杆，所述滑动杆底部延伸至箱体内，所述第二连接杆上设有驱动面，所述驱动面能与滑动杆底部接触；所述箱体顶部水平滑动有刺破杆，所述刺破杆的一端插入出气筒内，所述刺破杆远离出气筒的一端固定连接有推动块，所述滑动杆顶部与推动块侧壁相贴。

一种煤矿矿山地质灾害预警方法，操作步骤如下：

步骤1：地震时，装置先接收到地震纵波信号，并将纵波信号转化成声光信号，提醒附近居民；

步骤2：山体滑坡时，装置内的位移传感器由于沉降发射出的信号同样被转化成声光信号，提醒附近居民；

步骤3：装置利用太阳能供电，实现节能效益。

与现有技术相比，本发明提供了一种煤矿矿山地质灾害预警装置及其使用方法，具备以下有益效果：

1、该煤矿矿山地质灾害预警装置，在地震发生时，通过地震纵波快于地震横波这一特性，当信号插片接收到地震纵波并抖动时，抖动的信号插片带动L形外扩杆在第一限位圈和第二限位圈内上下滑动，由于均匀设置的L形外扩杆共同向上推动驱动板，使驱动板在两个立耳之间上下滑动并产生预警信号，对周围的居民起到警示作用。然而，在一些时候，由于矿山地质的特殊性，容易存在滚石、落石、动物误撞等意外因素，导致单个的L形外扩杆产生振动并在上顶驱动板，此时驱动板只会在两个立耳之间翻转而不会向上移动，无法产生预警信号，避免产生误报的情况；

2、该煤矿矿山地质灾害预警装置，齿轮带动旋转轴转动，固定安装在旋转轴上的三角板跟随旋转并通过第三连接杆拉动敲击杆，使敲击杆以第一旋转座为轴心摆动，在箱体上转动安装的第一连接杆通过与第二连接杆的转动连接，使敲击杆在第一旋转座内自转，通过自转产生的离心力将敲击块甩向箱体产生声音，声波使振膜振动，连接在振膜上的线圈跟随一起振动，声波在磁场内振动，其中就产生感应电流，感应电流经过导线使声光警示灯工作，从而实现对周围的居民起到警示作用；

3、该煤矿矿山地质灾害预警装置，沉降杆的下端固定安装在土壤内，当沉降杆所在的区域向下塌陷时，沉降杆下移，位移传感器将信号输送至WiFi模块内，并控制声光警示灯工作，同样对周围的居民起到警示作用。

附图说明

图1为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的第二视角结构示意图；

图3为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的灯座内部结构示意图；

图4为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的图1中A部分的结构示意图；

图5为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的图2中B部分的结构示意图；

图6为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的图2中C部分的结构示意图；

图7为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的图2局部结构示意图；

图8为本发明提出的一种煤矿矿山地质灾害预警装置的出气筒结构示意图。

图中：1、箱体；101、圆槽；2、第一限位圈；3、L形外扩杆；4、驱动板；5、信号插片；6、第二限位圈；7、插地杆；8、立耳；9、滑块；10、旋转轴；11、齿条；12、齿轮；13、第一旋转座；14、敲击杆；15、敲击块；16、第二旋转座；17、第一连接杆；18、第二连接杆；19、三角板；20、第三连接杆；21、罩壳；22、固定套；23、磁铁；24、线圈；25、振膜；26、声光警示灯；27、沉降杆；28、灯座；29、梯形块；2901、第一导水槽；30、挡雨板；3001、第二导水槽；31、立柱；32、太阳能板；33、蓄电池；34、储气囊；35、出气筒；3501、隔膜；36、滑动杆；37、刺破杆；3701、推动块；38、驱动面。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

实施例

参照图1-图6，一种煤矿矿山地质灾害预警装置，包括箱体1，在箱体1的正面通过铰链安装有可与箱体1开合的箱门，方便工作人员定期对箱体1内部的林间进行维修和维护。还包括：支撑组件，支撑组件用于支撑箱体1以及接收来自地下的纵波信号，支撑组件包括固定安装在箱体1内的第一限位圈2，第一限位圈2内滑动安装有L形外扩杆3，L形外扩杆3的上方设置有驱动板4，L形外扩杆3的下方转动安装有信号插片5；

参阅图1和图2，为了降低L形外扩杆3对驱动板4的误触碰以及提高L形外扩杆3接收振动信号的能力。更进一步的是，L形外扩杆3沿第一限位圈2的圆周均匀设置，信号插片5沿L形外扩杆3位于土壤内的一端线性排列。

设置在第一限位圈2下方的第二限位圈6，L形外扩杆3弹性安装在第二限位圈6内，第二限位圈6上均匀焊接有插地杆7；两个对称设置的立耳8，焊接在第一限位圈2上，立耳8内滑动安装有滑块9，驱动板4与滑块9转动安装在一起。

需要说明的是，在第二限位圈6内固定安装有与L形外扩杆3连接的弹簧，用于增加L形外扩杆3的滑动频率。

在地震发生时，通过地震纵波快于地震横波这一特性，当信号插片5接收到地震纵波并抖动时，抖动的信号插片5带动L形外扩杆3在第一限位圈2和第二限位圈6内上下滑动，由于均匀设置的L形外扩杆3共同向上推动驱动板4，使驱动板4在两个立耳8之间上下滑动并产生预警信号，对周围的居民起到警示作用。

然而，在一些时候，由于矿山地质的特殊性，容易存在滚石、落石、动物误撞等意外因素，导致单个的L形外扩杆3产生振动并在上顶驱动板4，此时驱动板4只会在两个立耳8之间翻转而不会向上移动，无法产生预警信号，避免产生误报的情况。

实施例

参阅图1-图6，与实施例1基本相同，在实施例1的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

通过将驱动板4的上移转换成预警信号，对周围的居民起到警示作用。参阅图1和图2和图5，本实施例中的煤矿矿山地质灾害预警装置还包括：转动安装在箱体1内的旋转轴10，旋转轴10与箱体1之间设置有敲击组件；滑动安装在立耳8上的齿条11，齿条11与滑块9固定连接，旋转轴10上固定安装有与齿条11啮合连接的齿轮12。

驱动板4在两个立耳8之间上移时，滑块9同时带动侧边的齿条11移动，移动的齿条11带动啮合连接的齿轮12旋转，旋转的齿条11通过敲击组件对箱体1的侧壁进行敲打，敲打产生的声音形成预警信号，对周围的居民起到警示作用。

参阅图5，对本方案中的敲击组件，进一步进行了优化。

敲击组件包括：转动安装在箱体1内壁上的第一旋转座13，第一旋转座13内转动安装有敲击杆14，敲击杆14上固定安装有敲击块15；转动安装在箱体1内壁上的第二旋转座16，第二旋转座16内转动安装有第一连接杆17，敲击杆14远离敲击块15的一端固定安装有第二连接杆18，第一连接杆17和第二连接杆18靠近端转动安装在一起；固定安装在旋转轴10上的三角板19，三角板19与敲击杆14之间通过第三连接杆20转动连接。

在齿轮12旋转期间，齿轮12带动旋转轴10转动，固定安装在旋转轴10上的三角板19跟随旋转并通过第三连接杆20拉动敲击杆14，使敲击杆14以第一旋转座13为轴心摆动，在箱体1上转动安装的第一连接杆17通过与第二连接杆18的转动连接，使敲击杆14在第一旋转座13内自转，通过自转产生的离心力将敲击块15甩向箱体1产生声音。

需要说明的是，敲击块15与敲击杆14之间固定连接有弹簧，弹簧在受到离心力的作用后拉伸，提高了敲击块15在敲击时的冲击力。

参阅图2和图6，更进一步的是，还包括：固定安装在箱体1外的罩壳21，罩壳21与箱体1之间固定安装有固定套22，固定套22内设置有磁铁23，磁铁23上缠绕有线圈24，固定套22开口端固定安装有振膜25，箱体1上开设有与振膜25相适配的圆槽101；固定安装在罩壳21上的灯座28，灯座28上电连有声光警示灯26，灯座28与线圈24之间通过导线连接。

敲击块15在敲击时产生的声波使振膜25振动，连接在振膜25上的线圈24跟随一起振动，声波在磁场内振动，其中就产生感应电流，感应电流经过导线使声光警示灯26工作，从而实现对周围的居民起到警示作用。

实施例

参阅图1-图6，与实施例2基本相同，在实施例2的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

在一些矿场，容易产生地质塌陷，需要实时监测。参阅图1和图2，本实施例中的煤矿矿山地质灾害预警装置还包括：滑动安装在第二限位圈6内的沉降杆27，沉降杆27上固定安装有位移传感器，灯座28内固定安装有与位移传感器通信连接的WiFi模块。

沉降杆27的下端固定安装在土壤内，当沉降杆27所在的区域向下塌陷时，沉降杆27下移，位移传感器将信号输送至WiFi模块内，并控制声光警示灯26工作，同样对周围的居民起到警示作用。

参阅图1和图2，更进一步的是，沉降杆27位于土壤内的一端固定安装有梯形块29，梯形块29内开设有上下贯通的第一导水槽2901。

梯形块29提高了沉降杆27在土壤内的稳定性，使沉降杆27不会轻易地产生位置，并且也提高了箱体1的稳定性，在一些雨水天气，雨水渗入土壤内，可以通过梯形块29内的第一导水槽2901进行导流，避免雨水堆积。

实施例

参阅图1-图6，与实施例3基本相同，在实施例3的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

为了提高装置的使用寿命。参阅图1和图2，本实施例中的煤矿矿山地质灾害预警装置还包括：还包括：固定安装在箱体1上的立柱31，立柱31顶端固定安装有挡雨板30，挡雨板30的顶部均匀开设有第二导水槽3001。

挡雨板30用于在雨天保护下方的箱体1，挡雨板30上的第二导水槽3001呈中间高两侧低的弧形，可以提高对雨水的疏散情况。

参阅图3，更进一步的是，还包括固定安装在立柱31上的太阳能板32，灯座28内装配有蓄电池33，太阳能板32与蓄电池33之间通过导线连接。

太阳能板32与蓄电池33的电性关系为现有技术公开的常规连接关系，太阳能板32可以对蓄电池33充电，实现能源节能。

如图2、图5、图7、图8，箱体1内设有储气囊34，储气囊34内加注有刺激性气体或者有颜色的气体，箱体1顶部固定有出气筒35，出气筒35内设有隔膜3501，出气筒35与储气囊34相互连通；箱体1顶部垂直滑动连接有滑动杆36，如图8，滑动杆36上设有外凸圆盘，外凸圆盘与箱体1顶部相贴，避免滑动杆36脱离箱体1顶部侧壁，滑动杆36底部延伸至箱体1内，第二连接杆18上设有驱动面38，驱动面38能与滑动杆36底部接触。

箱体1顶部水平滑动有刺破杆37，刺破杆37的一端插入出气筒35内，且此端为尖锐型，刺破杆37远离出气筒35的一端固定连接有推动块3701，推动块3701侧壁设有倾斜面，滑动杆36顶部与推动块3701侧壁相贴，滑动杆36顶部与推动块3701侧壁的倾斜面相贴。

第二连接杆18在带动敲击杆14转动，敲击振膜25的过程在中，第二连接杆18同步会通过驱动面38与滑动杆36接触，并驱动向上移动，进而推动推动块3701向出气筒35方向移动，进而带动刺破杆37移动，刺破隔膜3501，储气囊34内有颜色的气体或刺激性气体，快速通过出气筒35释放，与声光警示灯26相互配合，通过声音与有颜色是的气体或刺激性气体，通过听觉和视觉、刺激性味觉的配合，提醒周围居民，对周围的居民起到警示作用。

一种煤矿矿山地质灾害预警方法，操作步骤如下：

步骤1：通过地震纵波快于地震横波这一特性，当信号插片5接收到地震纵波并抖动时，抖动的信号插片5带动L形外扩杆3在第一限位圈2和第二限位圈6内上下滑动，由于均匀设置的L形外扩杆3共同向上推动驱动板4，使驱动板4在两个立耳8之间上下滑动；

步骤2：滑块9同时带动侧边的齿条11移动，移动的齿条11带动啮合连接的齿轮12旋转，齿轮12带动旋转轴10转动，固定安装在旋转轴10上的三角板19跟随旋转并通过第三连接杆20拉动敲击杆14，使敲击杆14以第一旋转座13为轴心摆动，在箱体1上转动安装的第一连接杆17通过与第二连接杆18的转动连接，使敲击杆14在第一旋转座13内自转，通过自转产生的离心力将敲击块15甩向箱体1产生声音；

步骤3：声波使振膜25振动，连接在振膜25上的线圈24跟随一起振动，声波在磁场内振动，其中就产生感应电流，感应电流经过导线使声光警示灯26工作，从而实现对周围的居民起到警示作用；

步骤4：沉降杆27的下端固定安装在土壤内，当沉降杆27所在的区域向下塌陷时，沉降杆27下移，位移传感器将信号输送至WiFi模块内，并控制声光警示灯26工作，同样对周围的居民起到警示作用；

步骤5：然而，在一些时候，由于矿山地质的特殊性，容易存在滚石、落石、动物误撞等意外因素，导致单个的L形外扩杆3产生振动并在上顶驱动板4，此时驱动板4只会在两个立耳8之间翻转而不会向上移动，无法产生预警信号，避免产生误报的情况。

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 (7)

1.一种煤矿矿山地质灾害预警装置，包括箱体（1），其特征在于，还包括：

支撑组件，支撑组件用于支撑箱体（1）以及接收来自地下的纵波信号，所述支撑组件包括固定安装在箱体（1）内的第一限位圈（2），所述第一限位圈（2）内滑动安装有L形外扩杆（3），所述L形外扩杆（3）的上方设置有驱动板（4），所述L形外扩杆（3）的下方转动安装有信号插片（5）；

设置在第一限位圈（2）下方的第二限位圈（6），所述L形外扩杆（3）弹性安装在第二限位圈（6）内，所述第二限位圈（6）上均匀焊接有插地杆（7）；

两个对称设置的立耳（8），焊接在第一限位圈（2）上，所述立耳（8）内滑动安装有滑块（9），所述驱动板（4）与滑块（9）转动安装在一起；

所述L形外扩杆（3）沿第一限位圈（2）的圆周均匀设置，所述信号插片（5）沿L形外扩杆（3）位于土壤内的一端线性排列；

还包括：

转动安装在箱体（1）内的旋转轴（10），所述旋转轴（10）与箱体（1）之间设置有敲击组件；

滑动安装在立耳（8）上的齿条（11），所述齿条（11）与滑块（9）固定连接，所述旋转轴（10）上固定安装有与齿条（11）啮合连接的齿轮（12）；

所述敲击组件包括：

转动安装在箱体（1）内壁上的第一旋转座（13），所述第一旋转座（13）内转动安装有敲击杆（14），所述敲击杆（14）上弹性安装有敲击块（15）；

转动安装在箱体（1）内壁上的第二旋转座（16），所述第二旋转座（16）内转动安装有第一连接杆（17），所述敲击杆（14）远离敲击块（15）的一端固定安装有第二连接杆（18），所述第一连接杆（17）和第二连接杆（18）靠近端转动安装在一起；

固定安装在旋转轴（10）上的三角板（19），所述三角板（19）与敲击杆（14）之间通过第三连接杆（20）转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿矿山地质灾害预警装置，其特征在于，还包括：

固定安装在箱体（1）外的罩壳（21），所述罩壳（21）与箱体（1）之间固定安装有固定套（22），所述固定套（22）内设置有磁铁（23），所述磁铁（23）上缠绕有线圈（24），所述固定套（22）开口端固定安装有振膜（25），所述箱体（1）上开设有与振膜（25）相适配的圆槽（101）；

固定安装在罩壳（21）上的灯座（28），所述灯座（28）上电连有声光警示灯（26），所述灯座（28）与线圈（24）之间通过导线连接。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿矿山地质灾害预警装置，其特征在于，还包括：

滑动安装在第二限位圈（6）内的沉降杆（27），所述沉降杆（27）上固定安装有位移传感器，所述灯座（28）内固定安装有与位移传感器通信连接的WiFi模块；

所述沉降杆（27）位于土壤内的一端固定安装有梯形块（29），所述梯形块（29）内开设有上下贯通的第一导水槽（2901）。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿矿山地质灾害预警装置，其特征在于，还包括：

固定安装在箱体（1）上的立柱（31），所述立柱（31）顶端固定安装有挡雨板（30），所述挡雨板（30）的顶部均匀开设有第二导水槽（3001）。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿矿山地质灾害预警装置，其特征在于，还包括固定安装在立柱（31）上的太阳能板（32），所述灯座（28）内装配有蓄电池（33），所述太阳能板（32）与蓄电池（33）之间通过导线连接。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿矿山地质灾害预警装置，其特征在于，所述箱体（1）内设有储气囊（34），所述箱体（1）顶部固定有出气筒（35），所述出气筒（35）内设有隔膜（3501），所述出气筒（35）与储气囊（34）相互连通；

所述箱体（1）顶部垂直滑动连接有滑动杆（36），所述滑动杆（36）底部延伸至箱体（1）内，所述第二连接杆（18）上设有驱动面（38），所述驱动面（38）能与滑动杆（36）底部接触；

所述箱体（1）顶部水平滑动有刺破杆（37），所述刺破杆（37）的一端插入出气筒（35）内，所述刺破杆（37）远离出气筒（35）的一端固定连接有推动块（3701），所述滑动杆（36）顶部与推动块（3701）侧壁相贴。

7.一种煤矿矿山地质灾害预警方法，采用权利要求1-6任一项所述的一种煤矿矿山地质灾害预警装置，其特征在于，操作步骤如下：

步骤1：地震时，装置先接收到地震纵波信号，并将纵波信号转化成声光信号，提醒附近居民；

步骤2：山体滑坡时，装置内的位移传感器由于沉降发射出的信号同样被转化成声光信号，提醒附近居民；

步骤3：装置利用太阳能供电，实现节能效益。