一种适用于综放工作面顶煤放落的煤岩性状识别传感装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于综放工作面顶煤放落的煤岩性状识别传感装置，尤其是能够采集综放工作面多种煤岩特征信号的煤岩性状识别传感装置。
技术背景
[0002]煤炭是我国一次能源的主体，综合机械化放顶煤开采方法是实现厚煤层(一般煤层厚度>3.5m)开采的高产、高效的有效方法之一，其实质就是在开采煤层的底部，布置采煤工作面，先由采煤机割掉支架前底部煤层，并由前部刮板机运出，然后再利用三机配套协调关系自动移动综采设备，将采煤工作面向前推移，与此同时工作面利用自身的矿山压力，将支架顶后部的顶煤破碎并促使其跨落，而后将这些垮落的顶煤由工作面支架下方的后部刮板机运出工作面。
[0003]该方法虽然成倍地提高了厚煤层的产量和效率，但我国综放开采仍存在许多亟待解决的问题，煤岩性状识别这一关键问题还没有得到很好的解决。煤岩性状识别这一问题表现为自动化和智能化程度低，采出率不高等问题，尤其是综放开采中的关键工艺顶煤的放落仍采用放煤工手动操控电液换向阀来进行控制。放煤工通过肉眼观察来控制放煤口的开关，极易造成顶煤的“欠放”或“过放”现象。
[0004]针对目前综放工作面煤岩性状识别这一关键问题，首要需要获取综放工作面煤岩特征信号。由于煤与岩石的硬度不同，故顶煤放落过程中造成的振动、声压及冲击力信号是不同的。因此，可以研制基于振动、冲击力与声压三种信号的煤岩性状识别传感装置应用于综放工作面，从而采集综放工作面的煤岩特征信号，为解决综放工作面煤岩性状识别这一问题提供基础。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种采集并调理综放工作面振动、声压及冲击力煤岩特征信号的煤岩性状识别传感装置。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:一种适用于综放工作面顶煤放落的煤岩性状识别传感装置，它由传感器、调理模块和供电模块组成。根据综放工作面的煤层赋存及工艺流程，确定测试煤岩特征信号的三种传感器的布置方案及固定方式；根据其布置方案及固定方式，选择满足条件的传感器；并根据选择的传感器，设计相应的调理模块和选择匹配的供电模块。
[0007]所述的传感器，由振动加速度传感器、声压传感器及冲击力传感器组成。其特征在于，这三种传感器用于采集综放工作面的煤岩特征信号，将机械信号转换成能被调理模块识别的电信号。
[0008]所述的信号调理模块，由激励电路和调理电路组成。其特征在于，调理电路对传感器输入的电信号隔直滤波和信号放大，使之输出可做后续分析处理的有用信号；激励电路将供电模块转换成能供传感器工作的稳定可调的电源。
[0009]所述供电模块是矿用的本安防爆型电源，其特征在于，可经电源线或电缆向工作在具有爆炸性气体环境场所的用电设备提供本安型输出电源。
[0010]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下为本发明的较佳实施例，并配合附图详细说明。
[0011]本发明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0012]图1是本发明系统结构框图。
[0013]图2是本发明综放工作面煤岩性状识别传感器布置方案I。
[0014]图3是本发明综放工作面煤岩性状识别传感器布置方案2。
[0015]图4是本发明冲击力传感器的布置原理图。
[0016]图5是本发明冲击力传感器的支撑固定装置结构I。
[0017]图6是本发明冲击力传感器的支撑固定装置结构2。
[0018]图7是本发明声压传感器磁性夹具图。
[0019]其中，图2、3包括:1.声压传感器布置点，2.振动加速度传感器布置点，3.冲击力传感器布置点。图5包括:1.悬臂梁，2.螺栓，3.角钢，4.冲击力传感器，5.螺栓。图6包括:1.悬臂梁，2.螺栓，3.弹簧，4.挡板。图7包括:1.外壳，2.声压传感器，3.螺栓，4.垫圈。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。本实施例不能用于解释对本发明保护??围的限制。
[0021]如图1所示，本实施实例由传感器、调理模块和供电模块组成。
[0022]所述的传感器包括:振动加速度传感器、声压传感器和冲击力传感器。主要用于采集综放工作面的振动、声压及冲击力等煤岩特征信号，并将其转换为电信号。
[0023]所述的调理模块包括激励电路和调理电路。其中，激励电路就是把供电模块转换成可供传感器工作的稳定可调的电源；调理电路主要是用于信号的调理，包括对信号隔直滤波和信号放大，输出可做后续分析处理的有用信号。
[0024]图2是本发明综放工作面煤岩性状识别传感器布置方案1，放煤口距后溜的高度约为lm。为了破碎顶煤，低位放顶煤液压支架的后尾梁上下摆动，后尾梁在下限位置距离地面的距离约为0.7m。为了不影响后溜运煤，用以测试冲击力传感器的悬臂梁距地面的高度大约为0.5m ;为了不影响后尾梁的摆动，用以测试冲击力传感器的悬臂梁距地面的高度大约为0.7m ;因此用以测试冲击力传感器的悬臂梁距离地面的高度为0.5-0.7m，本测试冲击力传感器的悬臂梁距离地面的高度为0.6m，具体的悬臂梁布置如图2所示，而振动加速度传感器和声压传感器布置于放顶煤液压支架后尾梁背部，通过磁性吸座和磁性夹具固定。
[0025]图3是本发明综放工作面煤岩性状识别传感器装置布置方案2，考虑到悬臂梁固定在液压支架和后溜之间的地面上有浮煤的影响，把冲击力传感器的固定支撑装置焊接在后尾梁的背部，这样既可以省去浮煤的影响，又可以方便后尾梁的摆动，同时振动加速度传感器和声压传感器仍布置在放顶煤液压支架后尾梁的背部。
[0026]图4为本发明冲击力传感器的布置原理图，假设冲击力的时间间隔足够长，则冲击力消失的瞬间，悬臂梁的一点产生的位移最大为2倍的扰度。若冲击力传感器的预压紧位移大于2倍的扰度，则在连续的冲击力作用下，冲击力传感器能始终保持在预压紧状态，从而获取真实有效的冲击力信号。
[0027]图5为本发明冲击力传感器的支撑固定装置结构1，冲击力传感器通过螺栓(2)固定在悬臂梁(I)上；根据冲击力传感器的尺寸，在距悬臂梁一定距离焊接钢板，通过螺栓
(5)把冲击力传感器预压紧。
[0028]图6为本发明冲击力传感器的支撑固定装置结构2，上端焊接在放顶煤液压支架后尾梁的背部，冲击力传感器通过螺栓(2)固定在下端的悬臂梁结构上；通过预先压缩的弹簧(3)和挡板(4)对冲击力传感器预压紧。
[0029]图7为本发明的声压传感器磁性夹具，由于这类声压传感器的圆柱形外形，且信号线在顶部，故需设计磁性夹具，磁性夹具吸附在放顶煤液压支架后尾梁的背部，顶部开和声压传感器外形尺寸一样的口，用以放置声压传感器；通过螺栓(3)对垫圈(4)压紧固定声压传感器。
【主权项】
1.一种适用于综放工作面顶煤放落的煤岩性状识别传感装置，用于采集并调理综放工作面的煤岩特征信号，其特征在于，包括:振动加速度传感器、声压传感器、冲击力传感器、调理模块及供电模块；其中振动加速传感器与声压传感器安装在放顶煤液压支架后尾梁背部，冲击力传感器用悬臂梁结构支撑，而悬臂梁处于放煤口的正下方；调理模块封装在壳体中，壳体上设计有信号输入输出接口及电源接口；所述的振动加速度传感器、声压传感器分别采集顶煤放落过程中煤或矸石冲击放顶煤液压支架后尾梁的振动信号、声压信号，将其转换为电信号；冲击力传感器拾取顶煤放落过程中煤或矸石落在悬臂梁结构上的冲击力信号，将其转换为电信号；所述的封装在壳体中的调理模块通过信号输入口与三种传感器相连，对采集的信号隔直滤波与信号放大，通过信号输出接口输出能做后续分析处理的有用信号，通过电源接口与供电模块连接，为整个装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种适用于综放工作面顶煤放落的煤岩性状识别传感装置，其特征在于，包括信号采集模块和信号调理模块；信号采集模块能够采集综放工作面煤岩特征信号一振动信号、声压信号与冲击力信号；信号调理模块输出可做后续处理分析的有用信号；本发明可以采集并调理多种综放工作面的煤岩特征信号，为实现综放工作面煤岩性状识别提供基础。
【专利摘要】本发明涉及一种能够采集并调理综放工作面煤岩特征信号的煤岩性状识别传感装置。通过对综放工作面工况的分析，确定最能反映煤岩性状的特征信号—振动信号、声压信号和冲击力信号；并通过分析顶煤放落过程中各综放机械化设备尤其是放顶煤液压支架的动作，确定三种传感器的布置方案及固定方式；根据传感器的布置方案及固定方式，选择满足要求的传感器；并根据选择的传感器，设计相应的调理模块，选择匹配的供电模块；把设计的调理模块封装在壳体中，并在壳体上设计信号输入输出接口及电源接口；三种传感器通过信号输入接口与调理模块连接，供电模块通过电源接口给传感器供电，信号输出接口输出有用信号，连接能够转换成数字信号并存储的仪器。
【IPC分类】E21F17-18
【公开号】CN104564157
【申请号】CN201410794780
【发明人】吴淼, 李一鸣, 薛光辉, 柳二猛, 焦亚博, 周游, 刘亚运
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月19日