一種智能電子敲幫問(wèn)頂便攜式儀器制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種智能電子敲幫問(wèn)頂便攜式儀器，是為了解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)礦井作業(yè)面、巷道側(cè)壁的片幫、冒頂事故預(yù)報(bào)精度有限，且具有一定的滯后性，不能進(jìn)行及時(shí)預(yù)判的問(wèn)題，該儀包括撐桿、電磁激振器、傳感器、固定架及主機(jī)；所述固定架固定在撐桿的前端；所述電磁激振器和傳感器并排固定安裝在固定架上，并通過(guò)航插和線纜與主機(jī)電連接，或與主機(jī)采用無(wú)線通訊。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)改變了目前對(duì)頂板、側(cè)幫探測(cè)的方法，能最大限度的靠近目標(biāo)體，省時(shí)省力；電磁激振器可與敲擊面較好地耦合，能使接收到的信號(hào)更精準(zhǔn)可靠；改變了傳統(tǒng)彈性波檢測(cè)儀器的激發(fā)接收等操作模式，設(shè)計(jì)小巧，不用放炮或錘擊，工作人員能根據(jù)探測(cè)需求抱著主機(jī)及時(shí)跟蹤測(cè)量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】


本專(zhuān)利技術(shù)涉及地球物理勘探儀器領(lǐng)域，特別涉及一種電子敲幫問(wèn)頂儀，其用于預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)礦井作業(yè)面、巷道側(cè)壁因礦山壓力作用變形而發(fā)生片幫、冒頂事故的發(fā)生。

技術(shù)介紹

礦井作業(yè)面、巷道側(cè)壁在礦山壓力作用下變形，破壞而脫落的現(xiàn)象稱(chēng)為片幫，頂部垮落稱(chēng)為冒頂，二者常同時(shí)發(fā)生。由于某些礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，以及采礦不科學(xué)、不合理的操作等原因促使冒頂片幫事故頻發(fā)，冒頂片幫約占采礦作業(yè)事故的40%以上。目前，對(duì)片幫冒頂?shù)念A(yù)測(cè)預(yù)報(bào)通常由礦工進(jìn)行“敲幫問(wèn)頂”作業(yè)（如查看頂板下沉?xí)r是否并伴有響聲、裂縫、片幫、掉渣、支架折斷等現(xiàn)象），這種方法受主觀因素影響大，且人為誤判易造成不必要的事故發(fā)生。另外，敲幫問(wèn)頂方法還包括木楔法（在頂板裂隙中釘入一塊小木楔，如果頂板變形、裂隙增大，小木楔會(huì)自動(dòng)落下或松動(dòng)，說(shuō)明頂板有冒落危險(xiǎn)）、標(biāo)記法（將黃泥、油漆、水泥砂漿抹在頂板裂隙上，觀察其變化，也能反映出頂板變形情況）、信號(hào)柱法（在采場(chǎng)每隔7～10m用蘭根毛竹(或木柱)支撐在頂?shù)装逯g，如果發(fā)現(xiàn)毛竹(或木柱)壓裂，發(fā)出響聲，說(shuō)明頂板下沉有冒落危險(xiǎn)），但此類(lèi)方法為傳統(tǒng)手段，預(yù)報(bào)精度有限，且具有一定的滯后性，不能進(jìn)行超前預(yù)判。頂板離層監(jiān)測(cè)儀是現(xiàn)代礦井常用的方法，采用分布式布點(diǎn)，通過(guò)鉆孔內(nèi)機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)鉆孔巖層位移量，進(jìn)行人工測(cè)量或電子測(cè)量，由于需要布點(diǎn)、打孔、預(yù)埋位移計(jì)、監(jiān)測(cè)等流程，具有盲區(qū)大、成本高，沒(méi)有及時(shí)性和便攜性功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

本專(zhuān)利技術(shù)的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種能減少人為干擾，并能利用一種簡(jiǎn)便可行的電子激震、接收彈性波方式來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)巷道冒頂和片幫事故的發(fā)生。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種智能電子敲幫問(wèn)頂便攜式儀器，包括撐桿、電磁激振器、傳感器、固定架及主機(jī)；所述固定架固定在手抓柄的前端；所述電磁激振器和傳感器并排固定安裝在固定架上，并通過(guò)航插和線纜與主機(jī)電連接，或與主機(jī)采用無(wú)線通訊。
進(jìn)一步，所述固定架和撐桿采用非金屬材質(zhì)制作，其中撐桿中部設(shè)伸縮扣。
進(jìn)一步，所述電磁激振器兩側(cè)設(shè)有泡棉。
進(jìn)一步，所述傳感器安裝有兩個(gè)，可采用速度傳感器、加速度傳感器或MEMS傳感器，其后部分別安裝在彈簧上，經(jīng)彈簧固定于固定架。
本專(zhuān)利技術(shù)的工作原理：利用彈性波的傳播特性與巷幫、頂板巖性節(jié)理發(fā)育情況、離層空間大小、受力破碎程度有較好的相關(guān)性，故可通過(guò)主動(dòng)激發(fā)彈性波，獲取巷幫、頂板激震點(diǎn)彈性波的波形、頻率、振幅響應(yīng)特征，進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)，從而快速、高效評(píng)價(jià)巷幫、頂板穩(wěn)定性，完成“敲幫問(wèn)頂”作業(yè)。
本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：第一，撐桿的設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)對(duì)頂板、側(cè)幫探測(cè)的難度，能最大限度的讓本專(zhuān)利技術(shù)靠近目標(biāo)體，省時(shí)省力；第二，在電磁激振器兩邊安放有泡棉及在傳感器上安裝有彈簧，能讓本專(zhuān)利技術(shù)更好的與敲擊面進(jìn)行耦合，能使接收到的信號(hào)更精準(zhǔn)可靠；第三，改變了傳統(tǒng)彈性波儀器的操作模式（自動(dòng)激發(fā)接收），本專(zhuān)利技術(shù)設(shè)計(jì)小巧，不用放炮或錘擊，工作人員能根據(jù)探測(cè)需求抱著主機(jī)及時(shí)跟蹤測(cè)量。
附圖說(shuō)明
圖1是本專(zhuān)利技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本專(zhuān)利技術(shù)撐桿示意圖。
圖中，1.撐桿，2.電磁激振器，3.傳感器，4.固定架，5.主機(jī)，6.彈簧，7.泡棉，8.線纜，9.伸縮扣，10.航插。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1，圖2所示，本專(zhuān)利技術(shù)包括撐桿1、電磁激振器2、傳感器3、固定架4及主機(jī)5。
固定架4固定在撐桿1的前端；電磁激振器2和兩個(gè)傳感器3并排固定安裝在固定架4上，并通過(guò)航插10和線纜8與主機(jī)5電連接，或經(jīng)Wi-Fi等與主機(jī)無(wú)線通訊。撐桿1可通過(guò)伸縮扣9進(jìn)行長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，其材質(zhì)為非金屬材質(zhì)。電磁激振器2兩邊安放有泡棉7，用于避免激振器敲擊后自身發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
傳感器可采用速度傳感器、加速度傳感器或MEMS傳感器，并列安裝兩個(gè)同類(lèi)型的傳感器，并在傳感器后部分別安裝彈簧6，以使傳感器與敲擊面更好接觸耦合。彈簧6固定于固定架4上。固定架4也采用非金屬材質(zhì)制成。
在用此裝置進(jìn)行探測(cè)時(shí)，撐桿1的長(zhǎng)度可根據(jù)探測(cè)需要通過(guò)伸縮扣9進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)，能最大限度的靠近測(cè)量處；電磁激振器2用于對(duì)測(cè)量處進(jìn)行敲擊。為防止電磁激振器2對(duì)敲擊面敲擊后自身發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，特在激振器2兩邊安裝有泡棉7；傳感器3用于對(duì)激振的信號(hào)進(jìn)行接收，并將信號(hào)傳入主機(jī)5，在傳感器上分別安裝彈簧6，用于傳感器3與敲擊面接觸耦合；固定架4用于固定手抓柄1、電磁激振器2及傳感器3，在固定架4上安裝有一個(gè)航插10，此航插10通過(guò)專(zhuān)用線纜8連接電磁激振器2、傳感器3及主機(jī)5；主機(jī)5用于設(shè)置激發(fā)、接收等參數(shù)，既能控制電磁激振器2，又能接收傳感器3的信號(hào)，并能對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行管理。
本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施過(guò)程：
（1）到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后，根據(jù)測(cè)量高度調(diào)整撐桿的長(zhǎng)度，并將主機(jī)1與航插相連（或經(jīng)Wi-Fi主機(jī)無(wú)線通訊）；
（2）打開(kāi)主機(jī)，并設(shè)置相關(guān)激發(fā)、接收參數(shù)；
（3）將電磁激振器對(duì)準(zhǔn)待測(cè)目標(biāo)體，點(diǎn)擊主機(jī)采集按鈕，此時(shí)電磁激振器對(duì)待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行電磁敲擊，敲擊后，當(dāng)碰到目標(biāo)體內(nèi)有破碎、裂縫、離層等構(gòu)造時(shí)，接收傳感器就會(huì)接收到彈性波信號(hào)，此信號(hào)并被傳送至主機(jī)；
（4）此點(diǎn)測(cè)量完后，根據(jù)的步驟進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量，直至預(yù)設(shè)方案中的任務(wù)完成為止；
（5）測(cè)量完后，可在主機(jī)上對(duì)接收的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)的處理及顯示。包括波形對(duì)比分析、幅頻特征分析等，確定正常區(qū)與異常區(qū)的特征參數(shù)，診斷巖層穩(wěn)定性。
上述僅為本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例而已，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本專(zhuān)利技術(shù)有多種更改和變化。凡在本專(zhuān)利技術(shù)的專(zhuān)利技術(shù)思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種智能電子敲幫問(wèn)頂便攜式儀器，其特征在于：包括手抓柄（1）、電磁激振器（2）、傳感器（3）、固定架（4）及主機(jī)（5）；所述固定架（4）固定在手抓柄（1）的前端；所述電磁激振器（2）和傳感器（3）并排固定安裝在固定架（4）上，并通過(guò)航插（10）和線纜（8）與主機(jī)（5）電連接，或與主機(jī)采用無(wú)線通訊。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種智能電子敲幫問(wèn)頂便攜式儀器，其特征在于：包括手抓柄（1）、電磁激振器（2）、傳感器（3）、固定架（4）及主機(jī)（5）；所述固定架（4）固定在手抓柄（1）的前端；所述電磁激振器（2）和傳感器（3）并排固定安裝在固定架（4）上，并通過(guò)航插（10）和線纜（8）與主機(jī)（5）電連接，或與主機(jī)采用無(wú)線通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子敲幫問(wèn)頂便攜式儀器，其特征在于：所述固定架（4）和手抓柄（1）...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐潤(rùn)秋，儲(chǔ)洪河，章俊，吳超凡，李雪峰，胡斌，王奇，韓旭，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：安徽惠洲地質(zhì)安全研究院股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：安徽;34