CN117108359B - 一种煤矿冲击地压监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿冲击地压监测预警装置，用于对钻孔中的岩体进行监测，包括：集成杆，其伸入至所述钻孔中；径向调节组件，其设置于所述集成杆上，且具有多个径向调节端；多个基座，其对应设置于所述径向调节端，且，所述基座上还采用弹性件连接有贴附件，所述贴附件中嵌入有第一应变片；以及测量仪，其可转动的设置于所述集成杆，且至少能够测量其与所述贴附件之间的距离。

Description

一种煤矿冲击地压监测预警装置

技术领域

本发明涉及冲击地压监测技术领域，具体是一种煤矿冲击地压监测预警装置。

背景技术

煤矿冲击地压是指在高地应力作用下，煤体在井巷或回采工作面周围由于弹性能瞬时释放而产生破坏的动力现象。它属于矿井动力现象的一种特殊显现形式，是矿山压力的表现之一。在特定条件下，煤矿冲击地压会造成煤体的瞬时变形和破裂，给矿井的安全生产带来严重的威胁，因此，对冲击地压进行监测和预警是煤矿安全管理的重要环节。然而，目前煤矿冲击地压监测方式单一，无法根据实际情况进行监测调整，整体的监测效果一般。

因此，需要开发一种煤矿冲击地压监测预警装置以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿冲击地压监测预警装置，用于对钻孔中的岩体进行监测，包括：

集成杆，其伸入至所述钻孔中；

径向调节组件，其设置于所述集成杆上，且具有多个径向调节端；

多个基座，其对应设置于所述径向调节端，且，所述基座上还采用弹性件连接有贴附件，所述贴附件中嵌入有第一应变片；以及

测量仪，其可转动的设置于所述集成杆，且至少能够测量其与所述贴附件之间的距离。

进一步，作为优选，所述集成杆的端部还设置有钻头，当所述测量仪测得其与贴附件之间的距离变化超过第一阈值时，则通过所述钻头能够对钻孔进行钻设延伸，并向上改变所述贴附件的监测位置。

进一步，作为优选，所述钻孔的外部设置有支撑件，所述支撑件采用锚杆固定于钻孔的外部，所述支撑件与所述集成杆之间密封相连，所述集成杆的底部与动力机构的输出端相连，以便所述动力机构驱动所述集成杆转动，所述动力机构由钻进驱动缸驱动进而沿集成杆的轴向进行移动，所述钻进驱动缸固定于所述支撑件上。

进一步，作为优选，所述集成杆上还固定有呈对称设置的上密封盘和下密封盘，所述径向调节组件以及测量仪位于所述上密封盘和下密封盘之间，所述上密封盘和下密封盘的外圆周均固定有可涨缩的环囊。

进一步，作为优选，所述上密封盘中还嵌入有第二应变片，利用所述第二应变片能够称取钻头每一次钻进所排出的岩屑量，当岩屑量超过第二阈值时，则提升所述测量仪的监测频率。

进一步，作为优选，所述测量仪包括：

转环，其内侧转动设置有多个转轮，且通过所述转轮能够使得所述转环转动设置于集成杆上；以及

测距仪，其固定于所述转环上；

且，所述转环的上下两端均固定有密封环，所述密封环与所述集成杆密封转动相连。

进一步，作为优选，所述基座采用波纹管与所述贴附件相连通，且所述贴附件具有通孔，所述集成杆为中空结构，其内部设置有抽吸泵以及气体检测仪，所述集成杆上开设有连通于中空结构且位于转环中的抽吸口，所述转环上连通有抽吸管，所述抽吸管能够密封抵靠于所述基座上，所述基座上开设有连通波纹管以及抽吸管的连通孔。

进一步，作为优选，所述径向调节组件包括：

固定环，其固定于所述集成杆上，且所述固定环上铰接有第一铰接杆；以及

滑动环，其滑动设置于所述集成杆上，且所述滑动环上铰接有第二铰接杆，相邻的所述固定环与滑动环之间共同构成一径向调节端，以便铰接所述基座。

进一步，作为优选，所述贴附件包括：

可形变板，其靠近于钻孔孔壁一侧，且所述可形变板中嵌入所述第一应变片；

底板，其连接至所述弹性件上；以及

多个连接件，其间隔分布于所述可形变板以及底板上，且可形变板上的连接件与底板上的连接件之间对应固定有中间件，所述中间件具有弹性；

所述可形变板和底板上均设置有多个通孔。

进一步，作为优选，所述中间件的中部宽度小于其两侧的宽度，所述中间件与其两端的连接件共同构成椭球型。

与现有技术相比，本发明提供了一种煤矿冲击地压监测预警装置，具备以下有益效果：

1.本发明实施例中，将本装置放置于钻孔中从而对岩层进行监测，其中，通过径向调节组件和弹性件的相互配合能够使得贴附件紧密贴附于钻孔内壁上保证对于应力的监测效果；

2.本发明实施例中，测量仪还能够测量其与贴附件之间的距离变化，从而对岩体的微移进行监测，且当所述测量仪测得其与贴附件之间的距离变化超过第一阈值时，则通过所述钻头能够对钻孔进行钻设延伸，并向上改变所述贴附件的监测位置，实现监测调整，从而对钻孔深处进行进一步监测；

3.本发明实施例中，还可通过测量仪与抽吸泵以及气体检测仪相互配合实现对于瓦斯泄漏量的定向监测，从而辅助判断煤矿冲击地压；

4.本发明实施例中，在上密封盘中还嵌入有第二应变片，利用所述第二应变片能够称取钻头每一次钻进所排出的岩屑量，从而辅助判断煤矿冲击地压，当岩屑量超过第二阈值时，则提升所述测量仪的监测频率，实现监测调整。

附图说明

图1为一种煤矿冲击地压监测预警装置的结构示意图；

图2为一种煤矿冲击地压监测预警装置中径向调节组件的结构示意图；

图3为一种煤矿冲击地压监测预警装置中测量仪的结构示意图；

图4为一种煤矿冲击地压监测预警装置中贴附件的结构示意图；

图中：1、集成杆；2、径向调节组件；3、基座；4、弹性件；5、贴附件；6、第一应变片；7、测量仪；8、钻头；9、动力机构；10、钻进驱动缸；11、支撑件；12、锚杆；13、上密封盘；14、第二应变片；15、波纹管；16、密封环；17、下密封盘；21、固定环；22、第一铰接杆；23、滑动环；24、第二铰接杆；51、可形变板；52、底板；53、中间件；54、连接件；71、转环；72、转轮；73、连接口；74、抽吸管；101、抽吸口。

具体实施方式

请参照图1-4，本发明实施例中，提供了一种煤矿冲击地压监测预警装置，用于对钻孔中的岩体进行监测，包括：

集成杆1，其伸入至所述钻孔中；

径向调节组件2，其设置于所述集成杆1上，且具有多个径向调节端；

多个基座3，其对应设置于所述径向调节端，且，所述基座3上还采用弹性件4连接有贴附件5，所述贴附件5中嵌入有第一应变片6；以及

测量仪7，其可转动的设置于所述集成杆1，且至少能够测量其与所述贴附件5之间的距离。

在本装置放置于钻孔中从而对岩层进行监测，其中，通过径向调节组件2和弹性件4的相互配合能够使得贴附件5紧密贴附于钻孔内壁上保证对于应力的监测效果；

本发明实施例中，测量仪7还能够测量其与贴附件5之间的距离变化，从而对岩体的微移进行监测，从而辅助判断煤矿冲击地压。

另外，所述集成杆1的端部还设置有钻头8，当所述测量仪7测得其与贴附件5之间的距离变化超过第一阈值时，则通过所述钻头8能够对钻孔1进行钻设延伸，并向上改变所述贴附件5的监测位置，实现监测调整，从而对钻孔深处进行进一步监测。

在安装时，先利用外部钻机钻设一钻孔，然后下入集成杆1以及集成杆1上的径向调节组件2、基座3、弹性件4、贴附件5、测量仪7以及钻头8等，之后利用锚杆12固定支撑件11，然后再支撑件11上固定钻进驱动缸10，最后将动力机构9的输出端与集成杆1相连，将动力机构9安装至钻进驱动缸10上。

在利用所述钻头8进行钻进的过程中，会产生钻屑，通过对于钻屑的称重可以辅助判断煤矿的冲击地压，例如，根据钻头8的钻设直径、钻设深度、岩层的密度可以计算得知钻屑的理论重量，而通过称重的方式可以判断钻屑的实际重量，当实际重量减去理论重量后的值较大时，则进行预警；

为了实现所述钻头8的钻设动作，所述钻孔的外部设置有支撑件11，所述支撑件11采用锚杆12固定于钻孔的外部，所述支撑件11与所述集成杆1之间密封相连，所述集成杆1的底部与动力机构9的输出端相连，以便所述动力机构9驱动所述集成杆1转动，所述动力机构9由钻进驱动缸10驱动进而沿集成杆1的轴向进行移动，所述钻进驱动缸10固定于所述支撑件11上。

为了实现对于钻屑的称重，所述集成杆1上还固定有呈对称设置的上密封盘13和下密封盘17，所述上密封盘13中还嵌入有第二应变片14，利用所述第二应变片14能够称取钻头8每一次钻进所排出的岩屑量，当岩屑量超过第二阈值时，则提升所述测量仪7的监测频率。

另外，所述径向调节组件2以及测量仪7位于所述上密封盘13和下密封盘17之间，所述上密封盘13和下密封盘17的外圆周均固定有可涨缩的环囊。

本实施例中，所述测量仪7包括：

转环71，其内侧转动设置有多个转轮72，且通过所述转轮72能够使得所述转环71转动设置于集成杆1上；以及

测距仪，其固定于所述转环71上；

且，所述转环71的上下两端均固定有密封环16，所述密封环16与所述集成杆1密封转动相连。

所述的测距仪包括红外测距仪、超声波测距仪等；

本实施例中，所述基座3采用波纹管15与所述贴附件5相连通，且所述贴附件5具有通孔，所述集成杆1为中空结构，其内部设置有抽吸泵以及气体检测仪，所述集成杆1上开设有连通于中空结构且位于转环71中的抽吸口101，所述转环71上连通有抽吸管74，所述抽吸管74能够密封抵靠于所述基座3上，所述基座3上开设有连通波纹管15以及抽吸管74的连通孔。

也就是说，本实施例中，还可通过测量仪与抽吸泵以及气体检测仪相互配合实现对于瓦斯泄漏量的定向监测，从而辅助判断煤矿冲击地压；

那么在实施时，首先可以将抽吸管74移动至远离所述基座3的位置处，从而利用抽吸泵将上密封盘13与下密封盘17之间的气体进行抽吸排出，防止影响检测结果，之后将抽吸管73移动至对应于其中一个基座3上，而所述基座3上开设有连通波纹管15以及抽吸管74的连通孔，波纹管15又连接至贴附件5上，所述贴附件5具有通孔，因此可以实现针对性的抽吸检测。

本实施例中，所述径向调节组件2包括：

固定环21，其固定于所述集成杆1上，且所述固定环21上铰接有第一铰接杆22；以及

滑动环23，其滑动设置于所述集成杆1上，且所述滑动环23上铰接有第二铰接杆24，相邻的所述固定环21与滑动环23之间共同构成一径向调节端，以便铰接所述基座3。

其中，通过滑动环23的移动可以实现对于基座3的径向调节，具体而言，当所述滑动环23朝向固定环21方向移动时，基座3则朝向钻孔的孔壁方向移动，而当所述滑动环23远离固定环21时，基座3则远离钻孔的孔壁。

为了使得所述滑动环23能够进行滑动，可以在滑动环23上设置动力轮，或者在下密封盘17的底部设置伸缩杆等，在此不再赘述。

本实施例中，所述贴附件5包括：

可形变板51，其靠近于钻孔孔壁一侧，且所述可形变板51中嵌入所述第一应变片6；

底板52，其连接至所述弹性件4上；以及

多个连接件54，其间隔分布于所述可形变板51以及底板52上，且可形变板51上的连接件与底板52上的连接件之间对应固定有中间件53，所述中间件53具有弹性；

所述可形变板51和底板52上均设置有多个通孔。

一方面，通过设置可形变板51可以使得贴附件5更加贴合钻孔的孔壁，实现对其的精准监测，并且，通过设置可形变板51以及连接件54可以使得整体的适应性提升，另一方面，由于可形变板51可以很好的贴合钻孔的孔壁，因此在利用抽吸管74抽吸瓦斯时，使其能够在较小的范围内进行抽吸，使得抽吸更具方向性。

作为较佳的实施例，所述中间件53的中部宽度小于其两侧的宽度，所述中间件53与其两端的连接件54共同构成椭球型。

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)

1.一种煤矿冲击地压监测预警装置，用于对钻孔中的岩体进行监测，其特征在于：包括：

集成杆(1)，其伸入至所述钻孔中；

径向调节组件(2)，其设置于所述集成杆(1)上，且具有多个径向调节端；

多个基座(3)，其对应设置于所述径向调节端，且，所述基座(3)上还采用弹性件(4)连接有贴附件(5)，所述贴附件(5)中嵌入有第一应变片(6)；以及

测量仪(7)，其可转动的设置于所述集成杆(1)，且至少能够测量其与所述贴附件(5)之间的距离；

所述集成杆(1)的端部还设置有钻头(8)，当所述测量仪(7)测得其与贴附件(5)之间的距离变化超过第一阈值时，则通过所述钻头(8)能够对钻孔(1)进行钻设延伸，并向上改变所述贴附件(5)的监测位置；

所述集成杆(1)上还固定有呈对称设置的上密封盘(13)和下密封盘(17)，所述径向调节组件(2)以及测量仪(7)位于所述上密封盘(13)和下密封盘(17)之间，所述上密封盘(13)和下密封盘(17)的外圆周均固定有可涨缩的环囊；

所述上密封盘(13)中还嵌入有第二应变片(14)，利用所述第二应变片(14)能够称取钻头(8)每一次钻进所排出的岩屑量，当岩屑量超过第二阈值时，则提升所述测量仪(7)的监测频率；

所述贴附件(5)包括：

可形变板(51)，其靠近于钻孔孔壁一侧，且所述可形变板(51)中嵌入所述第一应变片(6)；

底板(52)，其连接至所述弹性件(4)上；以及

多个连接件(54)，其间隔分布于所述可形变板(51)以及底板(52)上，且可形变板(51)上的连接件与底板(52)上的连接件之间对应固定有中间件(53)，所述中间件(53)具有弹性；

所述可形变板(51)和底板(52)上均设置有多个通孔；

所述中间件(53)的中部宽度小于其两侧的宽度，所述中间件(53)与其两端的连接件(54)共同构成椭球型。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监测预警装置，其特征在于：所述钻孔的外部设置有支撑件(11)，所述支撑件(11)采用锚杆(12)固定于钻孔的外部，所述支撑件(11)与所述集成杆(1)之间密封相连，所述集成杆(1)的底部与动力机构(9)的输出端相连，以便所述动力机构(9)驱动所述集成杆(1)转动，所述动力机构(9)由钻进驱动缸(10)驱动进而沿集成杆(1)的轴向进行移动，所述钻进驱动缸(10)固定于所述支撑件(11)上。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监测预警装置，其特征在于：所述测量仪(7)包括：

转环(71)，其内侧转动设置有多个转轮(72)，且通过所述转轮(72)能够使得所述转环(71)转动设置于集成杆(1)上；以及

测距仪，其固定于所述转环(71)上；

且，所述转环(71)的上下两端均固定有密封环(16)，所述密封环(16)与所述集成杆(1)密封转动相连。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿冲击地压监测预警装置，其特征在于：所述基座(3)采用波纹管(15)与所述贴附件(5)相连通，且所述贴附件(5)具有通孔，所述集成杆(1)为中空结构，其内部设置有抽吸泵以及气体检测仪，所述集成杆(1)上开设有连通于中空结构且位于转环(71)中的抽吸口(101)，所述转环(71)上连通有抽吸管(74)，所述抽吸管(74)能够密封抵靠于所述基座(3)上，所述基座(3)上开设有连通波纹管(15)以及抽吸管(74)的连通孔。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压监测预警装置，其特征在于：所述径向调节组件(2)包括：

固定环(21)，其固定于所述集成杆(1)上，且所述固定环(21)上铰接有第一铰接杆(22)；以及

滑动环(23)，其滑动设置于所述集成杆(1)上，且所述滑动环(23)上铰接有第二铰接杆(24)，相邻的所述固定环(21)与滑动环(23)之间共同构成一径向调节端，以便铰接所述基座(3)。