本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及到一種基于位移傳感器的礦山巷道頂板離層監(jiān)測裝置。其技術(shù)方案是：主分節(jié)錨桿(1)的下端和錨桿套筒(2)的上端螺紋連接，錨桿套筒(2)的下端與套筒底座(5)固定連接；主分節(jié)錨桿(1)的下端面裝有位移傳感器(3)，中空金屬桿(4)與位移傳感器(3)螺釘固定連接，中空金屬桿(4)的下端穿過套筒底座(5)與托盤(8)連接；副分節(jié)錨桿(7)穿過托盤(8)兩側(cè)的條形孔與托盤(8)連接。托盤(8)的下平面安裝有數(shù)據(jù)處理終端(9)和聲光報(bào)警器(10)，位移傳感器(3)的信號傳輸線穿過中空金屬桿(4)與數(shù)據(jù)處理終端(9)連接，數(shù)據(jù)處理終端(9)與聲光報(bào)警器(10)連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)易于安裝、維修方便、準(zhǔn)確性高、可靠性強(qiáng)、監(jiān)測量程大、能實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和能夠提前預(yù)警。
A monitoring device for roof separation of mine roadway based on displacement sensor
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于位移傳感器的礦山巷道頂板離層監(jiān)測裝置
本技術(shù)屬于礦山巷道的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警裝置領(lǐng)域。具體涉及一種基于位移傳感器的礦山巷道頂板離層監(jiān)測裝置。
技術(shù)介紹
在地下礦山開采中，巷道或采場頂板巖體或充填體的離層、變形破壞是地下礦山主要的安全隱患之一。隨著科技的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)應(yīng)用到礦山的生產(chǎn)建設(shè)中，有效地預(yù)防了礦山開采過程中可能出現(xiàn)的安全事故，尤其是通過巷道或采場圍巖變形監(jiān)測可以有效預(yù)測巷道或采場的變形破壞情況，從而為地下礦山安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。如“一種巷道冒頂監(jiān)測預(yù)警儀”(CN202274954U)專利技術(shù)，該技術(shù)雖能同時(shí)完成錨桿受力和離層現(xiàn)象監(jiān)測，能夠?qū)崟r(shí)讀取現(xiàn)場錨桿受力和離層數(shù)據(jù)，但由于儀器結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜，不易安裝和操作，難以適應(yīng)地下復(fù)雜多變的環(huán)境，且易產(chǎn)生誤動，故而不能精確地監(jiān)測礦山巷道頂板的離層現(xiàn)象。又如“一種巷道頂板變形預(yù)警裝置”(CN106351696B)和“頂板離層儀”(CN201320311166.6)專利技術(shù)，該專利技術(shù)的裝置設(shè)計(jì)雖結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維修，但預(yù)警的準(zhǔn)確性不高，不能根據(jù)井下現(xiàn)場情況，對易出現(xiàn)離層的區(qū)域進(jìn)行針對性的監(jiān)測，也無法進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測和傳輸，不能實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種易于安裝、維修方便，準(zhǔn)確性高、可靠性強(qiáng)、能實(shí)時(shí)監(jiān)測和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，能夠提前預(yù)警的基于位移傳感器的礦山巷道頂板離層監(jiān)測裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是：該裝置包括主分節(jié)錨桿、錨桿套筒、位移傳感器、中空金屬桿、套筒底座、副分節(jié)錨桿、圓盤、托盤、數(shù)據(jù)處理終端和聲光報(bào)警器。所述托盤為長方體，長方體的中心處開有中心孔，中心孔的兩側(cè)對稱地設(shè)有條形孔。主分節(jié)錨桿的下端和錨桿套筒的上端螺紋連接，錨桿套筒的下端與套筒底座固定連接；主分節(jié)錨桿的下端面中心位置處裝有位移傳感器，中空金屬桿的上端與位移傳感器的下端通過螺釘固定連接，中空金屬桿的下端穿過套筒底座的中心孔與托盤通過螺母固定連接；副分節(jié)錨桿穿過托盤兩側(cè)的條形孔通過螺母與托盤固定連接。托盤的下平面安裝有數(shù)據(jù)處理終端和聲光報(bào)警器；位移傳感器的信號傳輸線穿過中空金屬桿與數(shù)據(jù)處理終端連接，數(shù)據(jù)處理終端與聲光報(bào)警器連接。所述數(shù)據(jù)處理終端包括收發(fā)模塊、單片機(jī)、鋰電池供電模塊、串行時(shí)鐘芯片、狀態(tài)選擇撥碼開關(guān)、硬件看門狗芯片、EEPROM存儲芯片、晶體數(shù)碼管和信號傳輸模塊組成。收發(fā)模塊的輸出端RXD1、TXD1與單片機(jī)的輸入端TXD1、RXD1對應(yīng)連接；單片機(jī)的引腳P0.0～P0.7與鋰電池供電模塊的引腳DB0～DB7對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳P1.0、P1.1與串行時(shí)鐘芯片的引腳SCL2、SDA2對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳P1.2～P1.7與狀態(tài)選擇撥碼開關(guān)的引腳SW0～SW5對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳RES、P2.0的與硬件看門狗芯片的引腳RES、WDT對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳P2.1、P2.2與EEPROM存儲芯片的引腳SCL1、SDA1對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳P4.0～P4.7與晶體數(shù)碼管的端口a～g對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳P2.3～P2.6與晶體數(shù)碼管的端口WEL1～WEL4對應(yīng)連接，單片機(jī)的引腳TXD、RXD與信號傳輸模塊的引腳RXD、TXD對應(yīng)連接；信號傳輸模塊采用ZigBee技術(shù)外接井上的上位機(jī)。收發(fā)模塊的輸入端a與位移傳感器的輸出端Va連接，單片機(jī)的引腳TXD2、RXD2與聲光報(bào)警器的引腳RXD2、TXD2對應(yīng)連接。所述主分節(jié)錨桿由上往下依次為主頂節(jié)錨桿、主中間節(jié)錨桿和主尾節(jié)錨桿，主中間節(jié)錨桿為0～2節(jié)；主分節(jié)錨桿的每節(jié)直徑相同，主分節(jié)錨桿的每節(jié)間通過螺紋連接。主頂節(jié)錨桿的頂部為圓錐形，緊靠圓錐形的頂節(jié)錨桿上部桿體設(shè)有大螺紋或倒鉤，主頂節(jié)錨桿的下端面中心位置處設(shè)有螺孔；主中間節(jié)錨桿的上端面中心位置處設(shè)有螺柱，主中間節(jié)錨桿的下端面中心位置處設(shè)有螺孔；主尾節(jié)錨桿的上端面中心位置處設(shè)有螺柱，主尾節(jié)錨桿下部設(shè)有外螺紋，主尾節(jié)錨桿下端面的中心位置設(shè)有萬用接頭螺孔。所述錨桿套筒為圓管狀，長度為450～2450mm，圓管的壁厚為5～10mm；圓管上部設(shè)有內(nèi)螺紋，圓管上部的內(nèi)螺紋與主分節(jié)錨桿的尾節(jié)錨桿的外螺紋名義尺寸相同；圓管的下端設(shè)有外螺紋，圓管下端的外螺紋與套筒底座的內(nèi)螺紋名義尺寸相同。所述套筒底座為外徑相同的圓環(huán)和圓形板構(gòu)成的整體，所述圓環(huán)的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋。所述副分節(jié)錨桿由上往下依次為副頂節(jié)錨桿、副中間節(jié)錨桿和副尾節(jié)錨桿，副中間節(jié)錨桿為0～2節(jié)；副分節(jié)錨桿的每節(jié)直徑相同，副分節(jié)錨桿每節(jié)間通過螺紋連接。副分節(jié)錨桿的副頂節(jié)錨桿、副中間節(jié)錨桿與主分節(jié)錨桿對應(yīng)的主頂節(jié)錨桿、主中間節(jié)錨桿的結(jié)構(gòu)相同，副尾節(jié)錨桿上端的中間位置處設(shè)有螺柱，副尾節(jié)錨桿從下端往上設(shè)有外螺紋，外螺紋的長度為副尾節(jié)錨桿桿身0.7～0.8倍。本技術(shù)的使用方法是：先將副分節(jié)錨桿的副頂節(jié)錨桿、副中間節(jié)錨桿和副尾節(jié)錨桿由上往下依次進(jìn)行組裝，將主分節(jié)錨桿的主頂節(jié)錨桿、主中間節(jié)錨桿和主尾節(jié)錨桿由上往下依次進(jìn)行組裝；再將位移傳感器安裝在主分節(jié)錨桿的主尾節(jié)錨桿下端面的萬用接頭螺孔中，中空金屬桿的上端與位移傳感器的下端螺釘連接，主分節(jié)錨桿的主尾節(jié)錨桿下端和錨桿套筒的上端螺紋連接，錨桿套筒的下端與套筒底座固定連接，位移傳感器的信號傳輸線穿過中空金屬桿。然后在礦山巷道頂板需檢測的位置處打一個(gè)主錨桿孔，在主錨桿孔的兩側(cè)對稱地打有副錨桿孔，三個(gè)錨桿孔的孔心連線為同一直線；副分節(jié)錨桿打入孔的深度以圓盤的位置作為標(biāo)準(zhǔn)，圓盤設(shè)置于副分節(jié)錨桿的頂節(jié)錨桿的尾端；再將主分節(jié)錨桿打入主錨桿孔中，將副分節(jié)錨桿分別打入兩側(cè)的副錨桿孔。然后將兩根副分節(jié)錨桿分別穿過托盤兩側(cè)對應(yīng)的條形孔，將中空金屬桿穿過托盤的中心孔，上下移動托盤使位移傳感器調(diào)至初始位置，依次擰緊中空金屬桿的螺母和副分節(jié)錨桿的螺母。當(dāng)主分節(jié)錨桿的主頂節(jié)錨桿的頂點(diǎn)所在水平面與副分節(jié)錨桿的副頂節(jié)錨桿的頂點(diǎn)所在水平面的中間區(qū)域發(fā)生離層現(xiàn)象時(shí)，固定在礦山巷道頂板深層的主分節(jié)錨桿不會發(fā)生移動，而固定在礦山巷道頂板淺層的副分節(jié)錨桿隨著離層的巖體一起移動，拉動托盤和中空金屬桿，托盤和中空金屬桿的位移會使位移傳感器通過中空金屬桿內(nèi)的信號傳輸線將位移信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端中，數(shù)據(jù)處理終端一方面把位移變化的數(shù)值通過晶體數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示出來，另一方面通過信號傳輸模塊把位移信號傳送到井上的上位機(jī)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的。當(dāng)位移傳感器監(jiān)測到的位移數(shù)值超過現(xiàn)場工作人員以礦山巷道頂板離層臨界值作為參照所設(shè)定的閾值時(shí)，數(shù)據(jù)處理終端的單片機(jī)會自動使聲光報(bào)警器報(bào)警。由于采用了上述方案，本技術(shù)具有以下積極效果：本技術(shù)能根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，選擇主分節(jié)錨桿和副分節(jié)錨桿打入礦山巷道頂板的不同深度，能更加有針對性的對礦山巷道頂板較容易出現(xiàn)離層的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；本技術(shù)的各零部件間的連接多采用螺紋連接，易于安裝、便于維修。本技術(shù)對于礦山巷道頂板位移的監(jiān)測主要是通過淺層巖體處的副分節(jié)錨桿拉動位移傳感本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于位移傳感器的礦山巷道頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于，包括主分節(jié)錨桿(1)、錨桿套筒(2)、位移傳感器(3)、中空金屬桿(4)、套筒底座(5)、副分節(jié)錨桿(7)、圓盤(6)、托盤(8)、數(shù)據(jù)處理終端(9)和聲光報(bào)警器(10)；/n所述托盤(8)為長方體，長方體的中心處開有中心孔，中心孔的兩側(cè)對稱地設(shè)有條形孔；/n主分節(jié)錨桿(1)的下端和錨桿套筒(2)的上端螺紋連接，錨桿套筒(2)的下端與套筒底座(5)固定連接；主分節(jié)錨桿(1)的下端面中心位置處裝有位移傳感器(3)，中空金屬桿(4)的上端與位移傳感器(3)的下端通過螺釘固定連接，中空金屬桿(4)的下端穿過套筒底座(5)的中心孔與托盤(8)通過螺母固定連接；副分節(jié)錨桿(7)穿過托盤(8)兩側(cè)的條形孔通過螺母與托盤(8)固定連接；/n托盤(8)的下平面安裝有數(shù)據(jù)處理終端(9)和聲光報(bào)警器(10)；位移傳感器(3)的信號傳輸線穿過中空金屬桿(4)與數(shù)據(jù)處理終端(9)連接，數(shù)據(jù)處理終端(9)與聲光報(bào)警器(10)連接；/n所述數(shù)據(jù)處理終端(9)包括收發(fā)模塊(11)、單片機(jī)(18)、鋰電池供電模塊(13)、串行時(shí)鐘芯片(14)、狀態(tài)選擇撥碼開關(guān)(15)、硬件看門狗芯片(16)、EEPROM存儲芯片(17)、晶體數(shù)碼管(19)和信號傳輸模塊(12)組成；/n收發(fā)模塊(11)的輸出端RXD1、TXD1與單片機(jī)(18)的輸入端TXD1、RXD1對應(yīng)連接；單片機(jī)(18)的引腳P0.0～P0.7與鋰電池供電模塊(13)的引腳DB0～DB7對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P1.0、P1.1與串行時(shí)鐘芯片(14)的引腳SCL2、SDA2對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P1.2～P1.7與狀態(tài)選擇撥碼開關(guān)(15)的引腳SW0～SW5對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳RES、P2.0的與硬件看門狗芯片(16)的引腳RES、WDT對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P2.1、P2.2與EEPROM存儲芯片(17)的引腳SCL1、SDA1對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P4.0～P4.7與晶體數(shù)碼管(19)的端口a～g對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P2.3～P2.6與晶體數(shù)碼管(19)的端口WEL1～WEL4對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳TXD、RXD與信號傳輸模塊(12)的引腳RXD、TXD對應(yīng)連接，信號傳輸模塊(12)采用ZigBee技術(shù)外接井上的上位機(jī)；/n收發(fā)模塊(11)的輸入端a與位移傳感器(3)的輸出端Va連接，單片機(jī)(18)的引腳TXD2、RXD2與聲光報(bào)警器(10)的引腳RXD2、TXD2對應(yīng)連接。/n...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于位移傳感器的礦山巷道頂板離層監(jiān)測裝置，其特征在于，包括主分節(jié)錨桿(1)、錨桿套筒(2)、位移傳感器(3)、中空金屬桿(4)、套筒底座(5)、副分節(jié)錨桿(7)、圓盤(6)、托盤(8)、數(shù)據(jù)處理終端(9)和聲光報(bào)警器(10)；
所述托盤(8)為長方體，長方體的中心處開有中心孔，中心孔的兩側(cè)對稱地設(shè)有條形孔；
主分節(jié)錨桿(1)的下端和錨桿套筒(2)的上端螺紋連接，錨桿套筒(2)的下端與套筒底座(5)固定連接；主分節(jié)錨桿(1)的下端面中心位置處裝有位移傳感器(3)，中空金屬桿(4)的上端與位移傳感器(3)的下端通過螺釘固定連接，中空金屬桿(4)的下端穿過套筒底座(5)的中心孔與托盤(8)通過螺母固定連接；副分節(jié)錨桿(7)穿過托盤(8)兩側(cè)的條形孔通過螺母與托盤(8)固定連接；
托盤(8)的下平面安裝有數(shù)據(jù)處理終端(9)和聲光報(bào)警器(10)；位移傳感器(3)的信號傳輸線穿過中空金屬桿(4)與數(shù)據(jù)處理終端(9)連接，數(shù)據(jù)處理終端(9)與聲光報(bào)警器(10)連接；
所述數(shù)據(jù)處理終端(9)包括收發(fā)模塊(11)、單片機(jī)(18)、鋰電池供電模塊(13)、串行時(shí)鐘芯片(14)、狀態(tài)選擇撥碼開關(guān)(15)、硬件看門狗芯片(16)、EEPROM存儲芯片(17)、晶體數(shù)碼管(19)和信號傳輸模塊(12)組成；
收發(fā)模塊(11)的輸出端RXD1、TXD1與單片機(jī)(18)的輸入端TXD1、RXD1對應(yīng)連接；單片機(jī)(18)的引腳P0.0～P0.7與鋰電池供電模塊(13)的引腳DB0～DB7對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P1.0、P1.1與串行時(shí)鐘芯片(14)的引腳SCL2、SDA2對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P1.2～P1.7與狀態(tài)選擇撥碼開關(guān)(15)的引腳SW0～SW5對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳RES、P2.0的與硬件看門狗芯片(16)的引腳RES、WDT對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P2.1、P2.2與EEPROM存儲芯片(17)的引腳SCL1、SDA1對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P4.0～P4.7與晶體數(shù)碼管(19)的端口a～g對應(yīng)連接，單片機(jī)(18)的引腳P2.3～P2.6與晶體數(shù)碼管(19)的端口WEL1～WEL4對應(yīng)連接，單片機(jī)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王文杰，趙同，王昊，王崗風(fēng)，李甲，
申請(專利權(quán))人：武漢科技大學(xué)，
類型：新型
國別省市：湖北;42
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