專利名稱：礦用煤巖體震動信號監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種監(jiān)測煤巖體震動信號的專用監(jiān)測儀器。
背景技術(shù)：
井下采掘活動能夠誘發(fā)巖層運動，尤其是構(gòu)造應(yīng)力場運動會使地下煤巖體受到強(qiáng) 烈的地應(yīng)力作用，使煤巖體的應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，誘發(fā)煤巖體破壞并釋放能量，而能量 在釋放過程中往往會以彈性波的形式向外傳播并引起傳播介質(zhì)的震動，嚴(yán)重時會出現(xiàn)劇烈 的沖擊性破壞。因此對煤巖體破壞前期釋放的微弱信號所進(jìn)行的早期監(jiān)測，對于預(yù)測預(yù)報 可能發(fā)生的沖擊地壓及煤與瓦斯突出等災(zāi)害極為重要。目前針對煤巖體震動信號監(jiān)測是借 助其他領(lǐng)域的設(shè)備以組合監(jiān)測系統(tǒng)的形式進(jìn)行監(jiān)測，且多為地面監(jiān)測，無法對深部煤巖體 破壞所釋放的前期微弱震動信號進(jìn)行有效的監(jiān)測，達(dá)不到預(yù)測預(yù)報目的。因此，非常需要一 種針對采掘活動導(dǎo)致煤巖體破壞所引發(fā)震動信號的專用監(jiān)測儀器。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為礦井煤巖體震動信號監(jiān)測提供一種專用儀器。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是儀器主要由兩部分組成，即煤
巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置和礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)，兩者之間用電纜線傳輸；其中 所述的煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置的構(gòu)造是在一個豎直的圓筒形殼體的下端連
接一個倒圓錐體，在圓筒形殼體的頂端安裝一個電路板，電路板上布置有信號放大電路芯
片；電路板的中間懸吊一個晶體壓電片，晶體壓電片在振動時能夠產(chǎn)生與彈性應(yīng)力波振幅
相對應(yīng)的電信號；圓筒形殼體頂部連接有封蓋，封蓋上設(shè)有電纜孔；壓電信號經(jīng)信號放大
電路放大后由電纜輸出給礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)； 所述的礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)的電路構(gòu)造有兩種情況，一是包括一個信號記錄芯 片，由信號記錄芯片記錄從應(yīng)力波傳感裝置傳送來的信號數(shù)據(jù)，再通過有線進(jìn)行傳輸，用采 集器進(jìn)行采集；二是由信號記錄芯片和信號通訊芯片連接組成，信號記錄芯片記錄從應(yīng)力 波傳感裝置傳送來的信號數(shù)據(jù)，再由信號通訊芯片進(jìn)行無線傳輸。 為了適時顯示煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置傳送信號的情況，在信號記錄芯片的信 號輸入端連接有顯示器。 本實用新型使用時，在專業(yè)人員評價確定的危險區(qū)域打鉆孔，鉆孔深度不小于傳 感裝置高度的三分之二，在鉆孔內(nèi)垂直安置煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置，傳感裝置與鉆孔 內(nèi)壁之間用混凝土等充填材料充填密實。每個測區(qū)應(yīng)由幾臺儀器共同組成。當(dāng)測區(qū)內(nèi)煤巖 體發(fā)生震動時，震動信號由煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置接收，并將機(jī)械震動微弱信號轉(zhuǎn)化 為電信號，隨后把這些信號上傳至礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)進(jìn)行記錄。再通過數(shù)據(jù)采集或通 訊等方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，上傳至計算機(jī)綜合分析系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步計算分析，為礦震預(yù)測 預(yù)報提供依據(jù)。 本實用新型的有益效果是，本監(jiān)測儀器可以及時準(zhǔn)確捕捉煤巖體破壞前期微弱信號，具有在惡劣環(huán)境下連續(xù)監(jiān)測記錄的能力，并可用于沖擊地壓、煤與瓦斯突出等災(zāi)害的預(yù) 測預(yù)報。本監(jiān)測儀器具有安裝操作簡單等特點，其安裝位置可以根據(jù)采掘進(jìn)度進(jìn)行實時調(diào) 整，達(dá)到對礦震信號跟蹤監(jiān)測的目的。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的整體構(gòu)造圖； 圖2是煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置構(gòu)造圖； 圖3是礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)電路實施例原理簡圖，圖中示出了無線傳輸?shù)碾娐?框圖。 圖中A-礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)，B-電纜，C-煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置，1-電 纜孔，2-本質(zhì)安全型電路板，3-金屬封蓋，4-金屬防爆外殼，5-晶體壓電片，6-定位鋼筋， 7_穩(wěn)定平衡圈，S-倒圓錐體，9-矩形錐頭，10-0P07型信號放大芯片。
具體實施方式在圖1所示的實施例中，它主要由煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置C和礦用連續(xù)信號 記錄主機(jī)A組成，兩者用電纜B傳輸。煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置C把感應(yīng)到的煤巖體震 動信號轉(zhuǎn)化為電信號，并通過電纜B上傳至礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)A進(jìn)行信號記錄，記錄存 儲的信息通過數(shù)據(jù)采集或通訊等方式輸入計算機(jī)系統(tǒng)做進(jìn)一步的計算分析。 圖2示出了煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置C的構(gòu)造。它是在一個豎直的金屬防爆外 殼4的下端連接一個倒圓錐體8，在金屬防爆外殼4的頂端安裝一個本質(zhì)安全型電路板2， 本質(zhì)安全型電路板2上布置有0P07型信號放大芯片10。本質(zhì)安全型電路板2的中間懸吊 一個晶體壓電片5，晶體壓電片5在振動時能夠產(chǎn)生與煤巖體振幅相對應(yīng)的電信號。金屬防 爆外殼4頂部連接有金屬封蓋3，金屬封蓋3上設(shè)有電纜孔1，電纜B從電纜孔1中穿出，壓 電信號經(jīng)0P07型信號放大芯片10放大后用電纜B輸出給礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)A。 圖3示出了礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)A的電路框圖，它由記錄芯片M25P80和 FC-201/SP通訊芯片組成，煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置C轉(zhuǎn)化后的信號通過電纜B輸入 M25P80型信號記錄芯片按專業(yè)化要求進(jìn)行記錄存儲，隨后傳入FC-201/SP通訊芯片16，由 信號輸出端通過數(shù)據(jù)采集或者通訊的方式輸入計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步計算分析。電器中還 可包括顯示器用來實時顯示煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置C傳送信號的情況。 本裝置使用時安裝在采場未被破壞的堅硬底板煤巖體的鉆孔中，并用混凝土等材 料充填密實。為防止裝置在鉆孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，殼體外周設(shè)有定位鋼筋6，倒圓錐體8的錐尖設(shè)計 為矩形錐頭9。在金屬防爆外殼4與倒圓錐體8的接合部設(shè)有穩(wěn)定平衡圈7，穩(wěn)定平衡圈7 與防爆外殼4螺紋連接。
權(quán)利要求一種礦用煤巖體震動信號監(jiān)測儀，其特征在于，它是由煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置和礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)組成，兩者之間用電纜線傳輸；其中所述的煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置的構(gòu)造是在一個豎直的圓筒形殼體的下端連接一個倒圓錐體，在圓筒形殼體的頂端安裝一個電路板，電路板上布置有信號放大電路芯片；電路板的中間懸吊一個晶體壓電片，晶體壓電片在振動時能夠產(chǎn)生與彈性應(yīng)力波振幅相對應(yīng)的電信號；圓筒形殼體頂部連接有封蓋，封蓋上設(shè)有電纜孔；壓電信號經(jīng)信號放大電路放大后由電纜輸出給礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)；所述的礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)的電路結(jié)構(gòu)為以下兩種情況之一一是由信號記錄芯片組成，信號記錄芯片記錄從應(yīng)力波傳感裝置傳送來的信號數(shù)據(jù)，再通過有線進(jìn)行傳輸，用采集器進(jìn)行采集；二是由信號記錄芯片和信號通訊芯片連接組成，信號記錄芯片記錄從應(yīng)力波傳感裝置傳送來的信號數(shù)據(jù)，再由信號通訊芯片進(jìn)行無線傳輸。
2. 如權(quán)利要求1所述的礦用煤巖體震動信號監(jiān)測儀，其特征在于，在信號記錄芯片的 信號輸入端連接有顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用煤巖體震動信號監(jiān)測儀，它是由煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置和礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)組成，兩者之間用電纜線傳輸；煤巖體彈性應(yīng)力波傳感裝置用于接收煤巖體發(fā)生震動時的機(jī)械震動信號，并將機(jī)械震動微弱信號轉(zhuǎn)化為電信號，隨后把這些信號上傳至礦用連續(xù)信號記錄主機(jī)進(jìn)行記錄，再通過數(shù)據(jù)采集或通訊等方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，上傳至計算機(jī)綜合分析系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步計算分析，為礦震預(yù)測預(yù)報提供依據(jù)。本實用新型具有安裝操作簡單等特點，其安裝位置可以根據(jù)采掘進(jìn)度進(jìn)行實時調(diào)整，達(dá)到對礦震信號跟蹤監(jiān)測的目的。
文檔編號G01V1/22GK201497812SQ20092022699
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者劉義磊, 劉志剛, 時慧, 段偉, 鄒德蘊 申請人:山東科技大學(xué);鄒德蘊