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专利名称：矿用煤岩体震动信号监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测煤岩体震动信号的专用监测仪器。
背景技术：
井下采掘活动能够诱发岩层运动，尤其是构造应力场运动会使地下煤岩体受到强 烈的地应力作用，使煤岩体的应力平衡状态遭到破坏，诱发煤岩体破坏并释放能量，而能量 在释放过程中往往会以弹性波的形式向外传播并引起传播介质的震动，严重时会出现剧烈 的冲击性破坏。因此对煤岩体破坏前期释放的微弱信号所进行的早期监测，对于预测预报 可能发生的冲击地压及煤与瓦斯突出等灾害极为重要。目前针对煤岩体震动信号监测是借 助其他领域的设备以组合监测系统的形式进行监测，且多为地面监测，无法对深部煤岩体 破坏所释放的前期微弱震动信号进行有效的监测，达不到预测预报目的。因此，非常需要一 种针对采掘活动导致煤岩体破坏所引发震动信号的专用监测仪器。

发明内容本实用新型的目的是为矿井煤岩体震动信号监测提供一种专用仪器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是仪器主要由两部分组成，即煤
岩体弹性应力波传感装置和矿用连续信号记录主机，两者之间用电缆线传输；其中 所述的煤岩体弹性应力波传感装置的构造是在一个竖直的圆筒形壳体的下端连
接一个倒圆锥体，在圆筒形壳体的顶端安装一个电路板，电路板上布置有信号放大电路芯
片；电路板的中间悬吊一个晶体压电片，晶体压电片在振动时能够产生与弹性应力波振幅
相对应的电信号；圆筒形壳体顶部连接有封盖，封盖上设有电缆孔；压电信号经信号放大
电路放大后由电缆输出给矿用连续信号记录主机； 所述的矿用连续信号记录主机的电路构造有两种情况，一是包括一个信号记录芯 片，由信号记录芯片记录从应力波传感装置传送来的信号数据，再通过有线进行传输，用采 集器进行采集；二是由信号记录芯片和信号通讯芯片连接组成，信号记录芯片记录从应力 波传感装置传送来的信号数据，再由信号通讯芯片进行无线传输。 为了适时显示煤岩体弹性应力波传感装置传送信号的情况，在信号记录芯片的信 号输入端连接有显示器。 本实用新型使用时，在专业人员评价确定的危险区域打钻孔，钻孔深度不小于传 感装置高度的三分之二，在钻孔内垂直安置煤岩体弹性应力波传感装置，传感装置与钻孔 内壁之间用混凝土等充填材料充填密实。每个测区应由几台仪器共同组成。当测区内煤岩 体发生震动时，震动信号由煤岩体弹性应力波传感装置接收，并将机械震动微弱信号转化 为电信号，随后把这些信号上传至矿用连续信号记录主机进行记录。再通过数据采集或通 讯等方式对数据进行采集，上传至计算机综合分析系统进行进一步计算分析，为矿震预测 预报提供依据。 本实用新型的有益效果是，本监测仪器可以及时准确捕捉煤岩体破坏前期微弱信号，具有在恶劣环境下连续监测记录的能力，并可用于冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害的预 测预报。本监测仪器具有安装操作简单等特点，其安装位置可以根据采掘进度进行实时调 整，达到对矿震信号跟踪监测的目的。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。


图1是本实用新型的整体构造图； 图2是煤岩体弹性应力波传感装置构造图； 图3是矿用连续信号记录主机电路实施例原理简图，图中示出了无线传输的电路 框图。 图中A-矿用连续信号记录主机，B-电缆，C-煤岩体弹性应力波传感装置，1-电 缆孔，2-本质安全型电路板，3-金属封盖，4-金属防爆外壳，5-晶体压电片，6-定位钢筋， 7_稳定平衡圈，S-倒圆锥体，9-矩形锥头，10-0P07型信号放大芯片。
具体实施方式在图1所示的实施例中，它主要由煤岩体弹性应力波传感装置C和矿用连续信号 记录主机A组成，两者用电缆B传输。煤岩体弹性应力波传感装置C把感应到的煤岩体震 动信号转化为电信号，并通过电缆B上传至矿用连续信号记录主机A进行信号记录，记录存 储的信息通过数据采集或通讯等方式输入计算机系统做进一步的计算分析。 图2示出了煤岩体弹性应力波传感装置C的构造。它是在一个竖直的金属防爆外 壳4的下端连接一个倒圆锥体8，在金属防爆外壳4的顶端安装一个本质安全型电路板2， 本质安全型电路板2上布置有0P07型信号放大芯片10。本质安全型电路板2的中间悬吊 一个晶体压电片5，晶体压电片5在振动时能够产生与煤岩体振幅相对应的电信号。金属防 爆外壳4顶部连接有金属封盖3，金属封盖3上设有电缆孔1，电缆B从电缆孔1中穿出，压 电信号经0P07型信号放大芯片10放大后用电缆B输出给矿用连续信号记录主机A。 图3示出了矿用连续信号记录主机A的电路框图，它由记录芯片M25P80和 FC-201/SP通讯芯片组成，煤岩体弹性应力波传感装置C转化后的信号通过电缆B输入 M25P80型信号记录芯片按专业化要求进行记录存储，随后传入FC-201/SP通讯芯片16，由 信号输出端通过数据采集或者通讯的方式输入计算机系统进行进一步计算分析。电器中还 可包括显示器用来实时显示煤岩体弹性应力波传感装置C传送信号的情况。 本装置使用时安装在采场未被破坏的坚硬底板煤岩体的钻孔中，并用混凝土等材 料充填密实。为防止装置在钻孔内转动，壳体外周设有定位钢筋6，倒圆锥体8的锥尖设计 为矩形锥头9。在金属防爆外壳4与倒圆锥体8的接合部设有稳定平衡圈7，稳定平衡圈7 与防爆外壳4螺纹连接。
权利要求一种矿用煤岩体震动信号监测仪，其特征在于，它是由煤岩体弹性应力波传感装置和矿用连续信号记录主机组成，两者之间用电缆线传输；其中所述的煤岩体弹性应力波传感装置的构造是在一个竖直的圆筒形壳体的下端连接一个倒圆锥体，在圆筒形壳体的顶端安装一个电路板，电路板上布置有信号放大电路芯片；电路板的中间悬吊一个晶体压电片，晶体压电片在振动时能够产生与弹性应力波振幅相对应的电信号；圆筒形壳体顶部连接有封盖，封盖上设有电缆孔；压电信号经信号放大电路放大后由电缆输出给矿用连续信号记录主机；所述的矿用连续信号记录主机的电路结构为以下两种情况之一一是由信号记录芯片组成，信号记录芯片记录从应力波传感装置传送来的信号数据，再通过有线进行传输，用采集器进行采集；二是由信号记录芯片和信号通讯芯片连接组成，信号记录芯片记录从应力波传感装置传送来的信号数据，再由信号通讯芯片进行无线传输。
2. 如权利要求1所述的矿用煤岩体震动信号监测仪，其特征在于，在信号记录芯片的 信号输入端连接有显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用煤岩体震动信号监测仪，它是由煤岩体弹性应力波传感装置和矿用连续信号记录主机组成，两者之间用电缆线传输；煤岩体弹性应力波传感装置用于接收煤岩体发生震动时的机械震动信号，并将机械震动微弱信号转化为电信号，随后把这些信号上传至矿用连续信号记录主机进行记录，再通过数据采集或通讯等方式对数据进行采集，上传至计算机综合分析系统进行进一步计算分析，为矿震预测预报提供依据。本实用新型具有安装操作简单等特点，其安装位置可以根据采掘进度进行实时调整，达到对矿震信号跟踪监测的目的。
文档编号G01V1/22GK201497812SQ20092022699
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者刘义磊, 刘志刚, 时慧, 段伟, 邹德蕴 申请人:山东科技大学;邹德蕴