一種適用于綜放工作面頂煤放落的煤巖性狀識別傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于綜放工作面頂煤放落的煤巖性狀識別傳感裝置，尤其是能夠采集綜放工作面多種煤巖特征信號的煤巖性狀識別傳感裝置。
技術(shù)背景
[0002]煤炭是我國一次能源的主體，綜合機械化放頂煤開采方法是實現(xiàn)厚煤層(一般煤層厚度>3.5m)開采的高產(chǎn)、高效的有效方法之一，其實質(zhì)就是在開采煤層的底部，布置采煤工作面，先由采煤機割掉支架前底部煤層，并由前部刮板機運出，然后再利用三機配套協(xié)調(diào)關(guān)系自動移動綜采設(shè)備，將采煤工作面向前推移，與此同時工作面利用自身的礦山壓力，將支架頂后部的頂煤破碎并促使其跨落，而后將這些垮落的頂煤由工作面支架下方的后部刮板機運出工作面。
[0003]該方法雖然成倍地提高了厚煤層的產(chǎn)量和效率，但我國綜放開采仍存在許多亟待解決的問題，煤巖性狀識別這一關(guān)鍵問題還沒有得到很好的解決。煤巖性狀識別這一問題表現(xiàn)為自動化和智能化程度低，采出率不高等問題，尤其是綜放開采中的關(guān)鍵工藝頂煤的放落仍采用放煤工手動操控電液換向閥來進行控制。放煤工通過肉眼觀察來控制放煤口的開關(guān)，極易造成頂煤的“欠放”或“過放”現(xiàn)象。
[0004]針對目前綜放工作面煤巖性狀識別這一關(guān)鍵問題，首要需要獲取綜放工作面煤巖特征信號。由于煤與巖石的硬度不同，故頂煤放落過程中造成的振動、聲壓及沖擊力信號是不同的。因此，可以研制基于振動、沖擊力與聲壓三種信號的煤巖性狀識別傳感裝置應(yīng)用于綜放工作面，從而采集綜放工作面的煤巖特征信號，為解決綜放工作面煤巖性狀識別這一問題提供基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種采集并調(diào)理綜放工作面振動、聲壓及沖擊力煤巖特征信號的煤巖性狀識別傳感裝置。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種適用于綜放工作面頂煤放落的煤巖性狀識別傳感裝置，它由傳感器、調(diào)理模塊和供電模塊組成。根據(jù)綜放工作面的煤層賦存及工藝流程，確定測試煤巖特征信號的三種傳感器的布置方案及固定方式；根據(jù)其布置方案及固定方式，選擇滿足條件的傳感器；并根據(jù)選擇的傳感器，設(shè)計相應(yīng)的調(diào)理模塊和選擇匹配的供電模塊。
[0007]所述的傳感器，由振動加速度傳感器、聲壓傳感器及沖擊力傳感器組成。其特征在于，這三種傳感器用于采集綜放工作面的煤巖特征信號，將機械信號轉(zhuǎn)換成能被調(diào)理模塊識別的電信號。
[0008]所述的信號調(diào)理模塊，由激勵電路和調(diào)理電路組成。其特征在于，調(diào)理電路對傳感器輸入的電信號隔直濾波和信號放大，使之輸出可做后續(xù)分析處理的有用信號；激勵電路將供電模塊轉(zhuǎn)換成能供傳感器工作的穩(wěn)定可調(diào)的電源。
[0009]所述供電模塊是礦用的本安防爆型電源，其特征在于，可經(jīng)電源線或電纜向工作在具有爆炸性氣體環(huán)境場所的用電設(shè)備提供本安型輸出電源。
[0010]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下為本發(fā)明的較佳實施例，并配合附圖詳細說明。
[0011]本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2是本發(fā)明綜放工作面煤巖性狀識別傳感器布置方案I。
[0014]圖3是本發(fā)明綜放工作面煤巖性狀識別傳感器布置方案2。
[0015]圖4是本發(fā)明沖擊力傳感器的布置原理圖。
[0016]圖5是本發(fā)明沖擊力傳感器的支撐固定裝置結(jié)構(gòu)I。
[0017]圖6是本發(fā)明沖擊力傳感器的支撐固定裝置結(jié)構(gòu)2。
[0018]圖7是本發(fā)明聲壓傳感器磁性夾具圖。
[0019]其中，圖2、3包括:1.聲壓傳感器布置點，2.振動加速度傳感器布置點，3.沖擊力傳感器布置點。圖5包括:1.懸臂梁，2.螺栓，3.角鋼，4.沖擊力傳感器，5.螺栓。圖6包括:1.懸臂梁，2.螺栓，3.彈簧，4.擋板。圖7包括:1.外殼，2.聲壓傳感器，3.螺栓，4.墊圈。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。本實施例不能用于解釋對本發(fā)明保護??圍的限制。
[0021]如圖1所示，本實施實例由傳感器、調(diào)理模塊和供電模塊組成。
[0022]所述的傳感器包括:振動加速度傳感器、聲壓傳感器和沖擊力傳感器。主要用于采集綜放工作面的振動、聲壓及沖擊力等煤巖特征信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。
[0023]所述的調(diào)理模塊包括激勵電路和調(diào)理電路。其中，激勵電路就是把供電模塊轉(zhuǎn)換成可供傳感器工作的穩(wěn)定可調(diào)的電源；調(diào)理電路主要是用于信號的調(diào)理，包括對信號隔直濾波和信號放大，輸出可做后續(xù)分析處理的有用信號。
[0024]圖2是本發(fā)明綜放工作面煤巖性狀識別傳感器布置方案1，放煤口距后溜的高度約為lm。為了破碎頂煤，低位放頂煤液壓支架的后尾梁上下擺動，后尾梁在下限位置距離地面的距離約為0.7m。為了不影響后溜運煤，用以測試沖擊力傳感器的懸臂梁距地面的高度大約為0.5m ;為了不影響后尾梁的擺動，用以測試沖擊力傳感器的懸臂梁距地面的高度大約為0.7m ;因此用以測試沖擊力傳感器的懸臂梁距離地面的高度為0.5-0.7m，本測試沖擊力傳感器的懸臂梁距離地面的高度為0.6m，具體的懸臂梁布置如圖2所示，而振動加速度傳感器和聲壓傳感器布置于放頂煤液壓支架后尾梁背部，通過磁性吸座和磁性夾具固定。
[0025]圖3是本發(fā)明綜放工作面煤巖性狀識別傳感器裝置布置方案2，考慮到懸臂梁固定在液壓支架和后溜之間的地面上有浮煤的影響，把沖擊力傳感器的固定支撐裝置焊接在后尾梁的背部，這樣既可以省去浮煤的影響，又可以方便后尾梁的擺動，同時振動加速度傳感器和聲壓傳感器仍布置在放頂煤液壓支架后尾梁的背部。
[0026]圖4為本發(fā)明沖擊力傳感器的布置原理圖，假設(shè)沖擊力的時間間隔足夠長，則沖擊力消失的瞬間，懸臂梁的一點產(chǎn)生的位移最大為2倍的擾度。若沖擊力傳感器的預(yù)壓緊位移大于2倍的擾度，則在連續(xù)的沖擊力作用下，沖擊力傳感器能始終保持在預(yù)壓緊狀態(tài)，從而獲取真實有效的沖擊力信號。
[0027]圖5為本發(fā)明沖擊力傳感器的支撐固定裝置結(jié)構(gòu)1，沖擊力傳感器通過螺栓(2)固定在懸臂梁(I)上；根據(jù)沖擊力傳感器的尺寸，在距懸臂梁一定距離焊接鋼板，通過螺栓
(5)把沖擊力傳感器預(yù)壓緊。
[0028]圖6為本發(fā)明沖擊力傳感器的支撐固定裝置結(jié)構(gòu)2，上端焊接在放頂煤液壓支架后尾梁的背部，沖擊力傳感器通過螺栓(2)固定在下端的懸臂梁結(jié)構(gòu)上；通過預(yù)先壓縮的彈簧(3)和擋板(4)對沖擊力傳感器預(yù)壓緊。
[0029]圖7為本發(fā)明的聲壓傳感器磁性夾具，由于這類聲壓傳感器的圓柱形外形，且信號線在頂部，故需設(shè)計磁性夾具，磁性夾具吸附在放頂煤液壓支架后尾梁的背部，頂部開和聲壓傳感器外形尺寸一樣的口，用以放置聲壓傳感器；通過螺栓(3)對墊圈(4)壓緊固定聲壓傳感器。
【主權(quán)項】
1.一種適用于綜放工作面頂煤放落的煤巖性狀識別傳感裝置，用于采集并調(diào)理綜放工作面的煤巖特征信號，其特征在于，包括:振動加速度傳感器、聲壓傳感器、沖擊力傳感器、調(diào)理模塊及供電模塊；其中振動加速傳感器與聲壓傳感器安裝在放頂煤液壓支架后尾梁背部，沖擊力傳感器用懸臂梁結(jié)構(gòu)支撐，而懸臂梁處于放煤口的正下方；調(diào)理模塊封裝在殼體中，殼體上設(shè)計有信號輸入輸出接口及電源接口；所述的振動加速度傳感器、聲壓傳感器分別采集頂煤放落過程中煤或矸石沖擊放頂煤液壓支架后尾梁的振動信號、聲壓信號，將其轉(zhuǎn)換為電信號；沖擊力傳感器拾取頂煤放落過程中煤或矸石落在懸臂梁結(jié)構(gòu)上的沖擊力信號，將其轉(zhuǎn)換為電信號；所述的封裝在殼體中的調(diào)理模塊通過信號輸入口與三種傳感器相連，對采集的信號隔直濾波與信號放大，通過信號輸出接口輸出能做后續(xù)分析處理的有用信號，通過電源接口與供電模塊連接，為整個裝置供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于綜放工作面頂煤放落的煤巖性狀識別傳感裝置，其特征在于，包括信號采集模塊和信號調(diào)理模塊；信號采集模塊能夠采集綜放工作面煤巖特征信號一振動信號、聲壓信號與沖擊力信號；信號調(diào)理模塊輸出可做后續(xù)處理分析的有用信號；本發(fā)明可以采集并調(diào)理多種綜放工作面的煤巖特征信號，為實現(xiàn)綜放工作面煤巖性狀識別提供基礎(chǔ)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠采集并調(diào)理綜放工作面煤巖特征信號的煤巖性狀識別傳感裝置。通過對綜放工作面工況的分析，確定最能反映煤巖性狀的特征信號—振動信號、聲壓信號和沖擊力信號；并通過分析頂煤放落過程中各綜放機械化設(shè)備尤其是放頂煤液壓支架的動作，確定三種傳感器的布置方案及固定方式；根據(jù)傳感器的布置方案及固定方式，選擇滿足要求的傳感器；并根據(jù)選擇的傳感器，設(shè)計相應(yīng)的調(diào)理模塊，選擇匹配的供電模塊；把設(shè)計的調(diào)理模塊封裝在殼體中，并在殼體上設(shè)計信號輸入輸出接口及電源接口；三種傳感器通過信號輸入接口與調(diào)理模塊連接，供電模塊通過電源接口給傳感器供電，信號輸出接口輸出有用信號，連接能夠轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并存儲的儀器。
【IPC分類】E21F17-18
【公開號】CN104564157
【申請?zhí)枴緾N201410794780
【發(fā)明人】吳淼, 李一鳴, 薛光輝, 柳二猛, 焦亞博, 周游, 劉亞運
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月19日