礦用一孔多指標智能預警沖擊地壓系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦監(jiān)測技術領域，具體涉及一種礦用一孔多指標智能預警沖擊地壓系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]沖擊地壓是指煤巖體在受外界擾動瞬間失穩(wěn)破壞時，釋放出很大能量而引起的以猛烈震動和爆發(fā)式破壞為特征的礦山動力現(xiàn)象，是煤礦開采過程中發(fā)生的一大災害事故，隨著煤礦資源開采深度、強度的增加和開采條件的復雜化，沖擊地壓災害嚴重威脅著煤礦的安全生產，沖擊地壓的預警技術的研宄已顯得十分緊迫。
[0003]在沖擊地壓危險性檢驗預警領域，目前國內外的現(xiàn)場預報以鉆肩法為主，然而目前的利用鉆肩法預警沖擊地壓危險的系統(tǒng)具有以下缺點:預警指標單一，僅對鉆肩量一種指標進行測量，而無法對沖擊地壓有影響的鉆肩溫度、鉆桿扭矩、鉆機推力等指標進行測量；不能進行連續(xù)監(jiān)測，從而導致有用信息遺漏而出現(xiàn)漏報；采用手持式鉆機打鉆操作過程中操作人員工作量大，煤塵和瓦斯噴口會給操作過程中操作人員帶來危險，且進鉆時煤電鉆把握不穩(wěn)產生劇烈顫動，預測時鉆桿發(fā)生顫動使得鉆孔實際孔徑遠遠大于42_，造成鉆肩指標的不精確；使用布對鉆肩進行收集，鉆肩容易被風吹走，使得鉆肩量變??；采用筆、紙記錄鉆肩量數(shù)值和繪制鉆肩量曲線，智能水平低，容易產生操作誤差，從而導致評判結果的不準確性、不可靠性和不科學性。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明提出一種礦用一孔多指標智能預警沖擊地壓系統(tǒng)及方法，以達到提高預警準確性、避免沖擊地壓指標漏報、增加工作人員安全性和提高預警效率的目的。
[0005]一種礦用一孔多指標智能預警沖擊地壓系統(tǒng)，包括紅外溫度傳感器支架、紅外溫度傳感器、第一信號調理器、第二信號調理器、第三信號調理器、第四信號調理器、無紙記錄儀和報警器，還包括鉆孔裝置和鉆肩收集測量裝置；其中，
[0006]所述鉆孔裝置包括雙桿式支撐架、巖石電鉆導軌架、巖石電鉆電機、扭矩-推力傳感器、止轉器、鉆桿和鉆頭；鉆肩收集測量裝置包括集料箱、集料箱掛鉤、稱重傳感器支架和稱重傳感器；
[0007]所述雙桿式支撐架包括第一可伸縮支撐架、第二可伸縮支撐架、第一橫梁和第二橫梁；
[0008]所述第一可伸縮支撐架放置在測試孔前端的地面上，第二可伸縮支撐架放置在第一可伸縮支撐架與測試孔之間的地面上，第一可伸縮支撐架固定設置有第一橫梁，第一橫梁與第一可伸縮支撐架垂直放置，第二可伸縮支撐架固定設置有第二橫梁，第二橫梁與第二可伸縮支撐架垂直放置，巖石電鉆導軌架放置在第一橫梁和第二橫梁的上端，貼緊第一可伸縮支撐架和第二可伸縮支撐架并固定，巖石電鉆電機的導軌底座與巖石電鉆導軌架的導軌嵌合連接；所述的巖石電鉆電機的鉆桿接口與扭矩-推力傳感器一端的螺紋端口進行螺紋連接，巖石電鉆電機的鉆桿接口與扭矩-推力傳感器的連接處設置有凹槽，止轉器插入到凹槽中并固定，扭矩-推力傳感器另一端的螺紋端口與鉆桿的一端進行螺紋連接，鉆桿的另一端與鉆頭進行螺紋連接；
[0009]所述稱重傳感器支架固定設置于測試孔上端的煤壁，稱重傳感器設置于稱重傳感器支架的上端，稱重傳感器的稱重端口設置有集料箱掛鉤，所述集料箱掛鉤掛有兩條懸吊掛鉤，上述兩條懸吊掛鉤分別穿過集料箱的兩側側壁并固定；
[0010]所述紅外溫度傳感器支架設置于鉆孔裝置的一側，紅外溫度傳感器固定設置于紅外溫度傳感器支架的上端，紅外溫度傳感器的測溫探頭對準所設置測試孔。
[0011]所述鉆孔裝置內部的扭矩-推力傳感器的扭矩輸出端連接第一信號調理器的輸入端，第一信號調理器的輸出端連接無紙記錄儀的第一輸入端，無紙記錄儀的第一輸出端連接報警器的第一輸入端；鉆孔裝置內部的扭矩-推力傳感器的推力輸出端連接第二信號調理器的輸入端，第二信號調理器的輸出端連接無紙記錄儀的第二輸入端，無紙記錄儀的第二輸出端連接報警器的第二輸入端；紅外溫度傳感器的輸出端連接第三信號調理器的輸入端，第三信號調理器的輸出端連接無紙記錄儀的第三輸入端，無紙記錄儀的第三輸出端連接報警器的第三輸入端；鉆肩收集測量裝置內部的稱重傳感器輸出端連接第四信號調理器的輸入端，第四信號調理器的輸出端連接無紙記錄儀的第四輸入端，無紙記錄儀的第四輸出端連接報警器的第四輸入端。
[0012]所述集料箱底部設置有卸料扳手和卸料口。
[0013]所述扭矩-推力傳感器、稱重傳感器、紅外溫度傳感器、無紙記錄儀和報警器均安裝有防爆外殼。
[0014]采用礦用一孔多指標智能預警沖擊地壓系統(tǒng)進行的預警方法，包括以下步驟:
[0015]步驟1、根據(jù)實際需求，在煤壁設置多個測試孔，將礦用一孔多指標智能預警沖擊地壓系統(tǒng)放置在測試孔的前端；
[0016]步驟2、開啟系統(tǒng)，推動巖石電鉆電機沿導軌前進，帶動鉆桿向測試孔垂直鉆孔，并采用集料箱收集鉆孔時掉落的鉆肩；
[0017]步驟3、采集沖擊地壓預警指標，并發(fā)送到無紙記錄儀，所述沖擊地壓預警指標包括鉆桿扭矩、鉆肩推力、鉆肩溫度和鉆肩重量，具體步驟如下:
[0018]步驟3.1、采用扭矩-推力傳感器采集鉆桿扭矩，將鉆桿扭矩轉化成鉆桿扭矩電壓信號發(fā)送到第一信號調理器，采用第一信號調理器將鉆桿扭矩電壓信號調理成鉆桿扭矩電流信號，將鉆桿扭矩電流信號發(fā)送到無紙記錄儀，采用無紙記錄儀對鉆桿扭矩電流信號進行A/D轉換獲得鉆桿扭矩值，并在無紙記錄儀的顯示屏上實時顯示鉆桿扭矩值；
[0019]步驟3.2、采用扭矩-推力傳感器采集鉆肩推力，將鉆肩推力轉化成鉆肩推力電壓信號發(fā)送到第二信號調理器，采用第二信號調理器將鉆肩推力電壓信號調理成鉆肩推力電流信號，將鉆肩推力電流信號發(fā)送到無紙記錄儀，采用無紙記錄儀對鉆肩推力電流信號進行A/D轉換獲得鉆肩推力值，并在無紙記錄儀的顯示屏上實時顯示鉆肩推力值；
[0020]步驟3.3、采用紅外溫度傳感器采集鉆肩溫度，將鉆肩溫度轉化成鉆肩溫度電壓信號發(fā)送到第三信號調理器，采用第三信號調理器將鉆肩溫度電壓信號調理成鉆肩溫度電流信號，將鉆肩溫度電流信號發(fā)送到無紙記錄儀，采用無紙記錄儀對鉆肩溫度電流信號進行A/D轉換獲得鉆肩溫度值，并在無紙記錄儀的顯示屏上實時顯示鉆肩溫度值；
[0021]步驟3.4、采用稱重傳感器采集鉆肩重量，將鉆肩重量轉化成鉆肩重量電壓信號發(fā)送到第四信號調理器，采用第四信號調理器將鉆肩重量電壓信號調理成鉆肩重量電流信號，將鉆肩重量電流信號發(fā)送到無紙記錄儀，采用無紙記錄儀對鉆肩重量電流信號進行A/D轉換獲得鉆肩重量值，并在無紙記錄儀的顯示屏上實時顯示鉆肩重量值；
[0022]步驟4、判斷沖擊地壓預警指標值是否大于預警值，對沖擊地壓危險性進行預警，具體步驟如下:
[0023]步驟4.1、在無紙記錄儀中設置鉆桿扭矩的預警值、鉆肩推力的預警值、鉆肩溫度的預警值和鉆肩重量的預警值；
[0024]步驟4.2、采用無紙記錄儀，判斷鉆桿扭矩值是否大于鉆桿扭矩預警值，若是，采用報警器進行報警，并執(zhí)行步驟5，否則，執(zhí)行步驟4.3 ;
[0025]步驟4.3、采用無紙記錄儀，判斷鉆肩推力值是否大于鉆肩推力預警值，若是，采用報警器進行報警，并執(zhí)行步驟5，否則，執(zhí)行步驟4.4 ;
[0026]步驟4.4、采用無紙記錄儀，判斷鉆肩溫度值是否大于鉆肩溫度預警值，若是，采用報警器進行報警，并執(zhí)行步驟5，否則，執(zhí)行步驟4.5 ;
[0027]步驟