一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器的制造方法
一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，主要适用于采空区矸石压力及气体成分、浓度和温度监测。
【背景技术】
[0002]煤矿采空区矸石压力监测对覆岩运动的发生与发展过程研宄有重要意义，能提供可靠的监测数据研宄和分析采场顶板冒落带、裂隙带和弯曲下沉带的演化过程，同时有助于控制采场顶板灾害和导水裂隙带发育高度分析；采空区的气体成分、浓度和温度监测是防治采空区内残留煤炭自然和瓦斯爆炸的必要手段。
[0003]煤矿煤层开采对顶板管理主要采用全部垮落法，即开采工作面推进过后，顶板岩层直接垮落在采空区，在覆岩中形成“三带”;采场覆岩运动规律现场试验研宄主要途径是对采场支架压力的监测，对采空区覆岩钻孔勘探或者物探；煤炭采空区气体监测常用束管系统，即利用红外线技术监测井下气体成分，但存在实时性差，测量距离有限，不能定位等缺陷。
[0004]针对煤矿采空区气体及压力的特点及目前设备设施的局限性和不足之处，专利申请人设计了一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器。
【发明内容】
[0005]为了克服现有煤矿采空区气体及压力监测装置所存在的不足，本发明在于提供一种煤矿采空区气体及压力监测传感器及监测系统，为现场试验研宄采场覆岩运动规律及采空区气体成分、浓度和温度监测提供一种手段。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，由传感器、光缆、电缆、计算机组成。
[0008]传感器分别由防暴外壳、分布式光纤、压力枕、压力-频率转换器组成。
[0009]防暴外壳有钢板制成，垂直方向分为上板，中板和下板，在上板和中板周围采用钢板焊接，在两侧和上板分别开孔，在中板和下板周围采用橡胶材质连接；在上板和中板之间安装光纤，在中板和下板之间安装压力枕和压力-频率转换器。
[0010]传感器内的光纤监测采空区气体成分、浓度及温度，光纤依靠地面的控制器实现发射光源、信号接受及信号处理。
[0011]压力枕将采空区冒落矸石及裂隙带部分压力转变为枕内的液体压力，通过转化器将压力-频率转换器转换为相应的电信号，再由电缆传输给频率仪测试采空区冒落矸石及裂隙带压力；采空区冒落矸石及裂隙带压力，通过压力枕的液体压力变化监测采场覆岩运动情况。
[0012]传感器的大小根据采空区矸石块度大小选择传感器的规格，为了防治矸石冒落冲击传感器，用浮煤或矸石覆盖传感器，将传感器均匀布置在采空区，光缆和电缆外用钢管保护。
[0013]本发明的有益技术效果在于:传感器能有效监测采空区气体成分、浓度及温度，可以为防治采空区火灾或瓦斯爆炸准确数据；传感器能有效监测采空区冒落矸石及裂隙带压力，有益于研宄采场覆岩运动规律。
【附图说明】
[0014]图1采空区气体及压力监测平面布置示意图
[0015]图2采空区气体及压力监测立面布置示意图
[0016]图3采空区气体及压力监测系统示意图
[0017]图4传感器上平面示意图
[0018]图5传感器下平面示意图
[0019]图6传感器剖面示意图
[0020]图7传感器左侧示意图[0021 ] 图8传感器右侧示意图
[0022]图中:1-回风巷道2-工作面支架3-传感器4-光缆5-采空区矸石6_运输巷道7-裂隙带岩石
【具体实施方式】
[0023]一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，由传感器(3)、光缆(3-ld)、电缆(3-le)、计算机组成，其中传感器(3)分别由防暴外壳(3-1)、分布式光纤(3-la)、压力枕(3-lb)、压力-频率转换器(3-lc)组成。
[0024]传感器的安装:在移动工作面支架(2)的时将传感器(3)放置在支架(2)后方，为了防治矸石冒落冲击传感器(3)，用浮煤或矸石覆盖传感器(3);光缆(3-ld)和电缆(3-le)外安装钢管，其余光缆(3-ld)和电缆(3-le)放置在工作面支架(2)下方，随着工作面推进过程中依次安装和铺设光缆(3-ld)和电缆(3-le)，同时安装下一排传感器(3)，传感器(3)的数量根据监测设计要求确定。
[0025]压力监测:传感器(3)中的压力枕(3-lb)将采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力转变为压力枕(3-lb)内的液体压力，通过压力-频率转换器(3-lc)转换为相应的电信号，再由电缆(3-le)传输给频率仪测试采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力；采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力通过压力枕(3-lb)的液体压力变化监测采场覆岩运动情况，传感器(3)能有效监测采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力，有益于研宄采场覆岩运动规律。
[0026]气体成分、浓度和温度监测:传感器(3)内的分布式光纤(3-la)监测采空区气体成分、浓度及温度，分布式光纤(3-la)依靠地面的控制器实现发射光源、信号接受及信号处理。传感器(3)能有效监测采空区气体成分、浓度及温度，能为防治采空区火灾或瓦斯爆炸提供准确监测数据；
[0027]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工程技术人员在本发明的技术范围内，可做一些变换，如防爆外壳形式、压力枕变为其他压力传递形式、改变光纤布设形式等，都应该作为侵犯本发明的保护范围，因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，由传感器、光缆、电缆、计算机组成，其特征在于: ①传感器分别由防暴外壳、分布式光纤、压力枕、压力-频率转换器组成； ②防暴外壳有钢板制成，垂直方向分为上板，中板和下板，在上板和中板周围采用钢板焊接，在两侧和上板分别开孔，在中板和下板周围采用橡胶材质连接；在上板和中板之间安装光纤，在中板和下板之间安装压力枕和压力-频率转换器； ③传感器内的光纤监测采空区气体成分、浓度及温度，光纤依靠地面的控制器实现发射光源、信号接受及信号处理； ④压力枕将采空区冒落矸石及裂隙带部分压力转变为枕内的液体压力，通过转化器将压力-频率转换器转换为相应的电信号，再由电缆传输给频率仪测试采空区冒落矸石及裂隙带压力；采空区冒落矸石及裂隙带压力，通过压力枕的液体压力变化监测采场覆岩运动情况； ⑤传感器的大小根据采空区矸石块度大小选择传感器的规格，为了防治矸石冒落冲击传感器，用浮煤或矸石覆盖传感器，将传感器均匀布置在采空区，光缆和电缆外用钢管保护。
【专利摘要】本发明公开了一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，包括传感器、光缆、电缆、计算机；所述的传感器分别由防暴外壳、分布式光纤、压力枕、压力-频率转换器组成，其中压力枕将采空区冒落矸石及裂隙带部分压力转变为枕内的液体压力，通过转化器将压力转换为相应的电信号，再由电缆传输给频率仪测试采空区冒落矸石及裂隙带压力；传感器的大小根据采空区矸石块度大小选择传感器的规格，为了防治矸石冒落冲击传感器，用浮煤或矸石覆盖传感器，将传感器均匀布置在采空区，光缆和电缆外用钢管保护；传感器能有效监测采空区气体成分、浓度及温度，可以为防治采空区火灾或瓦斯爆炸准确数据；传感器能有效监测采空区冒落矸石及裂隙带压力，有益于研究采场覆岩运动规律。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN104897213
【申请号】CN201510334125
【发明人】刘增辉, 冯英华, 娄嵩
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月16日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，主要适用于采空区矸石压力及气体成分、浓度和温度监测。
【背景技术】
[0002]煤矿采空区矸石压力监测对覆岩运动的发生与发展过程研宄有重要意义，能提供可靠的监测数据研宄和分析采场顶板冒落带、裂隙带和弯曲下沉带的演化过程，同时有助于控制采场顶板灾害和导水裂隙带发育高度分析；采空区的气体成分、浓度和温度监测是防治采空区内残留煤炭自然和瓦斯爆炸的必要手段。
[0003]煤矿煤层开采对顶板管理主要采用全部垮落法，即开采工作面推进过后，顶板岩层直接垮落在采空区，在覆岩中形成“三带”;采场覆岩运动规律现场试验研宄主要途径是对采场支架压力的监测，对采空区覆岩钻孔勘探或者物探；煤炭采空区气体监测常用束管系统，即利用红外线技术监测井下气体成分，但存在实时性差，测量距离有限，不能定位等缺陷。
[0004]针对煤矿采空区气体及压力的特点及目前设备设施的局限性和不足之处，专利申请人设计了一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器。
【发明内容】
[0005]为了克服现有煤矿采空区气体及压力监测装置所存在的不足，本发明在于提供一种煤矿采空区气体及压力监测传感器及监测系统，为现场试验研宄采场覆岩运动规律及采空区气体成分、浓度和温度监测提供一种手段。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，由传感器、光缆、电缆、计算机组成。
[0008]传感器分别由防暴外壳、分布式光纤、压力枕、压力-频率转换器组成。
[0009]防暴外壳有钢板制成，垂直方向分为上板，中板和下板，在上板和中板周围采用钢板焊接，在两侧和上板分别开孔，在中板和下板周围采用橡胶材质连接；在上板和中板之间安装光纤，在中板和下板之间安装压力枕和压力-频率转换器。
[0010]传感器内的光纤监测采空区气体成分、浓度及温度，光纤依靠地面的控制器实现发射光源、信号接受及信号处理。
[0011]压力枕将采空区冒落矸石及裂隙带部分压力转变为枕内的液体压力，通过转化器将压力-频率转换器转换为相应的电信号，再由电缆传输给频率仪测试采空区冒落矸石及裂隙带压力；采空区冒落矸石及裂隙带压力，通过压力枕的液体压力变化监测采场覆岩运动情况。
[0012]传感器的大小根据采空区矸石块度大小选择传感器的规格，为了防治矸石冒落冲击传感器，用浮煤或矸石覆盖传感器，将传感器均匀布置在采空区，光缆和电缆外用钢管保护。
[0013]本发明的有益技术效果在于:传感器能有效监测采空区气体成分、浓度及温度，可以为防治采空区火灾或瓦斯爆炸准确数据；传感器能有效监测采空区冒落矸石及裂隙带压力，有益于研宄采场覆岩运动规律。
【附图说明】
[0014]图1采空区气体及压力监测平面布置示意图
[0015]图2采空区气体及压力监测立面布置示意图
[0016]图3采空区气体及压力监测系统示意图
[0017]图4传感器上平面示意图
[0018]图5传感器下平面示意图
[0019]图6传感器剖面示意图
[0020]图7传感器左侧示意图[0021 ] 图8传感器右侧示意图
[0022]图中:1-回风巷道2-工作面支架3-传感器4-光缆5-采空区矸石6_运输巷道7-裂隙带岩石
【具体实施方式】
[0023]一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，由传感器(3)、光缆(3-ld)、电缆(3-le)、计算机组成，其中传感器(3)分别由防暴外壳(3-1)、分布式光纤(3-la)、压力枕(3-lb)、压力-频率转换器(3-lc)组成。
[0024]传感器的安装:在移动工作面支架(2)的时将传感器(3)放置在支架(2)后方，为了防治矸石冒落冲击传感器(3)，用浮煤或矸石覆盖传感器(3);光缆(3-ld)和电缆(3-le)外安装钢管，其余光缆(3-ld)和电缆(3-le)放置在工作面支架(2)下方，随着工作面推进过程中依次安装和铺设光缆(3-ld)和电缆(3-le)，同时安装下一排传感器(3)，传感器(3)的数量根据监测设计要求确定。
[0025]压力监测:传感器(3)中的压力枕(3-lb)将采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力转变为压力枕(3-lb)内的液体压力，通过压力-频率转换器(3-lc)转换为相应的电信号，再由电缆(3-le)传输给频率仪测试采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力；采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力通过压力枕(3-lb)的液体压力变化监测采场覆岩运动情况，传感器(3)能有效监测采空区冒落矸石(5)及裂隙带(7)压力，有益于研宄采场覆岩运动规律。
[0026]气体成分、浓度和温度监测:传感器(3)内的分布式光纤(3-la)监测采空区气体成分、浓度及温度，分布式光纤(3-la)依靠地面的控制器实现发射光源、信号接受及信号处理。传感器(3)能有效监测采空区气体成分、浓度及温度，能为防治采空区火灾或瓦斯爆炸提供准确监测数据；
[0027]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工程技术人员在本发明的技术范围内，可做一些变换，如防爆外壳形式、压力枕变为其他压力传递形式、改变光纤布设形式等，都应该作为侵犯本发明的保护范围，因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，由传感器、光缆、电缆、计算机组成，其特征在于: ①传感器分别由防暴外壳、分布式光纤、压力枕、压力-频率转换器组成； ②防暴外壳有钢板制成，垂直方向分为上板，中板和下板，在上板和中板周围采用钢板焊接，在两侧和上板分别开孔，在中板和下板周围采用橡胶材质连接；在上板和中板之间安装光纤，在中板和下板之间安装压力枕和压力-频率转换器； ③传感器内的光纤监测采空区气体成分、浓度及温度，光纤依靠地面的控制器实现发射光源、信号接受及信号处理； ④压力枕将采空区冒落矸石及裂隙带部分压力转变为枕内的液体压力，通过转化器将压力-频率转换器转换为相应的电信号，再由电缆传输给频率仪测试采空区冒落矸石及裂隙带压力；采空区冒落矸石及裂隙带压力，通过压力枕的液体压力变化监测采场覆岩运动情况； ⑤传感器的大小根据采空区矸石块度大小选择传感器的规格，为了防治矸石冒落冲击传感器，用浮煤或矸石覆盖传感器，将传感器均匀布置在采空区，光缆和电缆外用钢管保护。
【专利摘要】本发明公开了一种监测采空区矸石压力及气体参数的传感器，包括传感器、光缆、电缆、计算机；所述的传感器分别由防暴外壳、分布式光纤、压力枕、压力-频率转换器组成，其中压力枕将采空区冒落矸石及裂隙带部分压力转变为枕内的液体压力，通过转化器将压力转换为相应的电信号，再由电缆传输给频率仪测试采空区冒落矸石及裂隙带压力；传感器的大小根据采空区矸石块度大小选择传感器的规格，为了防治矸石冒落冲击传感器，用浮煤或矸石覆盖传感器，将传感器均匀布置在采空区，光缆和电缆外用钢管保护；传感器能有效监测采空区气体成分、浓度及温度，可以为防治采空区火灾或瓦斯爆炸准确数据；传感器能有效监测采空区冒落矸石及裂隙带压力，有益于研究采场覆岩运动规律。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN104897213
【申请号】CN201510334125
【发明人】刘增辉, 冯英华, 娄嵩
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月16日
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