CN208918596U - 一种自动检测环境的新型矿井支柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动检测环境的新型矿井支柱，它包含顶座、固定钉、活柱、弹簧、压力传递杆、柱体、压力传感器、控制盒、底座和单片机；顶座下表面设有活柱，底座上表面设有柱体，活柱的下部插入柱体内部，柱体内底端设有压力传感器，上弹簧座和下弹簧座之间设有弹簧，上弹簧座的下表面中心位置处设有压力传递杆，压力传递杆与压力传感器接触，柱体外表面一侧设有控制盒，控制盒内部设有单片机、稳压模块、蓄电池、信息存储模块、信号传输模块和报警模块；该矿井支柱能够实时对井下环境的温湿度、瓦斯浓度、粉尘浓度、顶板压力等信息进行检测，自行存储且可以传输给远程客户端；检测指标超过预设的安全范围时，报警模块可以报警提醒。

Description

一种自动检测环境的新型矿井支柱

技术领域

本实用新型涉及一种矿井支柱，具体为一种自动检测环境的新型矿井支柱，属于采矿装备技术领域。

背景技术

随着我国的煤矿开采深度越来越大，矿山压力的显现越来越明显，导致发生事故的概率也显著增加。“十一五”期间，我国的煤矿安全情况总体稳定、好转，但重大事故仍有发生。在对期间发生的煤矿事故的统计中，顶板事故所占比例较大，每年因顶板事故影响的产量占煤炭总产量的5%左右。大量实践表明：许多煤矿重大事故的发生及其有效控制，都与岩层运动及其所处的力学条件密切相关。其中与岩层运动直接相关的事故，如冒顶事故等，都与采动后顶板岩层的破坏密切相关。由于矿山压力及岩层运动规律掌握不清，因此每年浪费在采煤工作面顶板控制和巷道维护的人力和财力巨大。

此外，煤矿瓦斯爆炸经常被报道。瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。另外，爆炸后生成大量的有害气体，造成人员中毒死亡。

因此，煤矿井下环境问题成为当前矿井安全生产发关键。矿井支柱是综采工作面中的重要设备之一，但是现有支柱普遍功能单一，无法检测矿井环境，无法及时报警提醒井下人员注意安全。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种自动检测环境的新型矿井支柱，其高度可以任意调节、移动方便、安全性极大提高、给使用人员带来极大的便利。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型的技术方案如下：一种自动检测环境的新型矿井支柱，它包含顶座、固定钉、活柱、弹簧、压力传递杆、柱体、压力传感器、上弹簧座、下弹簧座、控制盒、底座和单片机；顶座下表面设有活柱，底座上表面设有柱体，活柱和柱体全部为中空的柱状结构，活柱的下部插入柱体内部，活柱内部顶端设有上弹簧座，柱体内中下部设有下弹簧座，柱体内底端设有压力传感器，上弹簧座和下弹簧座之间设有弹簧，上弹簧座的下表面中心位置处设有压力传递杆，压力传递杆贯穿弹簧内部然后经过下弹簧座与压力传感器接触，柱体外表面一侧设有控制盒，控制盒内部设有单片机、稳压模块、蓄电池、信息存储模块、信号传输模块和报警模块，控制盒外表面设有温度传感器、湿度传感器、甲烷浓度传感器和粉尘浓度传感器；所述的顶座和底座分别通过四根固定钉与矿井的顶板和地面固定；所述的压力传感器、温度传感器、湿度传感器、甲烷浓度传感器和粉尘浓度传感器分别通过导线与单片机电性连接，信息存储模块、信号传输模块、报警模块、蓄电池和计时模块分别通过导线与单片机电性连接，蓄电池和单片机之间设有稳压模块以便于防止过载保护电路。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的弹簧采用高劲度不锈钢弹簧，结构强度高、耐腐蚀、实用寿命长。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的信号传输模块优先选用NRF24L01通信模块，通过高速 SPI 通信即可完成了支柱与远程客户端之间的双向通信，实现了对现场环境信息采集。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的报警模块采用蜂鸣器和红色LED灯管两种报警方式，同时具备声音和闪光两种报警方式，效果更佳明显。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的压力传感器优先选用PX2型重载压力传感器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的温度传感器优先选用K型热电偶，其测量精度高、测量范围广、构造简单、使用方便。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的湿度传感器优先选用霍尼韦尔公司生产的HIH-3602型湿度传感器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的甲烷浓度传感器优先选用GJC4/40型煤矿用度甲烷传感器，抗干扰能力强、设备操作灵活。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述的粉尘浓度传感器优先选用GCG1000型粉尘浓度传感器，具有测量快速准确、灵敏度高、性能稳定、直接显示并输出粉尘质量浓度、维护简单等优点，适用于各种粉尘作业场所总粉尘的连续监测。

本实用新型有益效果为：该矿井支柱通过固定钉与矿井顶板和地面固定，安装、使用较为方便；能够实时对井下环境的温湿度、瓦斯浓度、粉尘浓度、顶板压力等信息进行检测，自行存储且可以传输给远程客户端；检测指标超过预设的安全范围时，报警模块可以报警提醒，确保井下施工人员的安全性，避免意外的发生；设计合理，使用方便，具有设计独特、制作简单、效果很好和实用安全的优点。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图。

图2为本实用新型的内部结构示意图。

图3为本实用新型的顶座的俯视图。

图4为本实用新型的控制系统结构示意图。

附图标记说明：

1.顶座、2.固定钉、3.活柱、4.弹簧、5.压力传递杆、6.柱体、7.压力传感器、8.上弹簧座、9.下弹簧座、10.控制盒、11.底座、12.单片机、13.稳压模块、14.蓄电池、15.信息存储模块、16.信号传输模块、17.报警模块、18.温度传感器、19.湿度传感器、20.甲烷浓度传感器、21.粉尘浓度传感器、21.计时模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，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实用新型的限制。

参见图1至图4，本具体实施方式采用如下技术方案：一种自动检测环境的新型矿井支柱，包含顶座1、固定钉2、活柱3、弹簧4、压力传递杆5、柱体6、压力传感器7、上弹簧座8、下弹簧座9、控制盒10、底座11和单片机12；顶座1下表面设有活柱3，底座11上表面设有柱体6，活柱3和柱体6全部为中空的柱状结构，活柱3的下部插入柱体6内部，活柱3内部顶端设有上弹簧座8，柱体6内中下部设有下弹簧座9，柱体6内底端设有压力传感器7，上弹簧座8和下弹簧座9之间设有弹簧，上弹簧座8的下表面中心位置处设有压力传递杆5，压力传递杆5贯穿弹簧4内部然后经过下弹簧座9与压力传感器7接触，柱体6外表面一侧设有控制盒10，控制盒10内部设有单片机12、稳压模块13、蓄电池14、信息存储模块15、信号传输模块16和报警模块17，控制盒10外表面设有温度传感器18、湿度传感器19、甲烷浓度传感器20和粉尘浓度传感器21；所述的顶座1和底座11分别通过四根固定钉2与矿井的顶板和地面固定；所述的压力传感器7、温度传感器18、湿度传感器19、甲烷浓度传感器20和粉尘浓度传感器21分别通过导线与单片机12电性连接，信息存储模块15、信号传输模块16、报警模块17、蓄电池14和计时模块22分别通过导线与单片机12电性连接，蓄电池14和单片机12之间设有稳压模块13以便于防止过载保护电路。

进一步的，所述的弹簧4采用高劲度不锈钢弹簧，结构强度高、耐腐蚀、实用寿命长。

进一步的，所述的信号传输模块16优先选用NRF24L01 通信模块，通过高速 SPI通信即可完成了支柱与远程客户端之间的双向通信，实现了对现场环境信息采集。

进一步的，所述的报警模块17采用蜂鸣器和红色LED灯管两种报警方式，同时具备声音和闪光两种报警方式，效果更佳明显。

进一步的，所述的压力传感器7优先选用PX2型重载压力传感器。

进一步的，所述的温度传感器18优先选用K型热电偶，其测量精度高、测量范围广、构造简单、使用方便。

进一步的，所述的湿度传感器19优先选用霍尼韦尔公司生产的HIH-3602型湿度传感器。

进一步的，所述的甲烷浓度传感器20优先选用GJC4/40型煤矿用度甲烷传感器，抗干扰能力强、设备操作灵活。

进一步的，所述的粉尘浓度传感器21优先选用GCG1000型粉尘浓度传感器，具有测量快速准确、灵敏度高、性能稳定、直接显示并输出粉尘质量浓度、维护简单等优点，适用于各种粉尘作业场所总粉尘的连续监测。

本实用新型的矿井支架的工作原理：首先对压力、温度、湿度、甲烷浓度、粉尘浓度设定一个安全的阈值范围，压力传感器7、温度传感器18、湿度传感器19、甲烷浓度传感器20和粉尘浓度传感器21随时检测矿井环境中相应的信息并及时将信号传递给单片机12，计时模块22记录时间并将信号传递给单片机12并且设定时间间隔（例如1分钟），单片机12将环境信号传输给信息存储模块15和信号传输模块16，信号传输模块16将环境信号传输给远程客户端，如果监测到的摸一个环境信号超过安全阈值范围，单片机12控制报警模块17工作，及时发出提醒以确保井下人员生命安全。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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 (9)

1.一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：包含顶座、固定钉、活柱、弹簧、压力传递杆、柱体、压力传感器、上弹簧座、下弹簧座、控制盒、底座和单片机；顶座下表面设有活柱，底座上表面设有柱体，活柱和柱体全部为中空的柱状结构，活柱的下部插入柱体内部，活柱内部顶端设有上弹簧座，柱体内中下部设有下弹簧座，柱体内底端设有压力传感器，上弹簧座和下弹簧座之间设有弹簧，上弹簧座的下表面中心位置处设有压力传递杆，压力传递杆贯穿弹簧内部然后经过下弹簧座与压力传感器接触，柱体外表面一侧设有控制盒，控制盒内部设有单片机、稳压模块、蓄电池、信息存储模块、信号传输模块和报警模块，控制盒外表面设有温度传感器、湿度传感器、甲烷浓度传感器和粉尘浓度传感器；所述的顶座和底座分别通过四根固定钉与矿井的顶板和地面固定；所述的压力传感器、温度传感器、湿度传感器、甲烷浓度传感器和粉尘浓度传感器分别通过导线与单片机电性连接，信息存储模块、信号传输模块、报警模块、蓄电池和计时模块分别通过导线与单片机电性连接，蓄电池和单片机之间设有稳压模块以便于防止过载保护电路。

2.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的弹簧采用高劲度不锈钢弹簧，结构强度高、耐腐蚀、实用寿命长。

3.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的信号传输模块优先选用NRF24L01 通信模块，通过高速 SPI 通信即可完成了支柱与远程客户端之间的双向通信。

4.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的报警模块采用蜂鸣器和红色LED灯管两种报警方式。

5.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的压力传感器优先选用PX2型重载压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的温度传感器优先选用K型热电偶。

7.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的湿度传感器优先选用霍尼韦尔公司生产的HIH-3602型湿度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的甲烷浓度传感器优先选用GJC4/40型煤矿用度甲烷传感器。

9.根据权利要求1所述的一种自动检测环境的新型矿井支柱，其特征在于：所述的粉尘浓度传感器优先选用GCG1000型粉尘浓度传感器。