[发明专利]一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统及方法。本发明将地震检波器安装在巷道壁一定深度的钻孔内并利用碳素弹簧钢丝完成地震检波器贴壁推靠，使检波器和钻孔壁实现紧密耦合，极大的降低了地震检波器反复拆装的施工难度及成本，解决了地震检波器受安装环境的噪声影响和浅孔内安装时的贴壁耦合问题，通过皮带支架自供电装置合理有效地收集煤矿井下皮带支架的机械振动能量，并将能量提供给与之相连的地震监测系统使用，保证节点持续有效地工作。用较小的成本解决了煤矿井下有缆供电方式布线困难，电池供电方式经常更换电池维护成本高的缺点，使地震监测系统的移动性和适应性得到提高。

技术领域

本发明涉及一种地震监测系统及方法，属于矿井地震勘探技术领域，具体是涉及一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统及方法。

背景技术

煤矿自动化、智能化开采技术的推广及应用，要求掘进工作面前方进行频繁、动态、精准探测。

目前常用的地震超前探测仪器及方法还处在现场采集数据、地面处理解释阶段。煤矿现场应用时经常存在探测成果周期长，无法实现探、掘协调作业和掘进工作面前方构造信息获取不及时等因素严重影响矿井工作面巷道掘进的速度，越来越难以适应矿井生产任务要求。

矿井掘进工作面空间有限，各种地面物探设备应用于矿井长期监测，小型化、轻便化、智能化设计是首要条件。煤矿井下掘进工作面物探设备首先需要具备滚动探测的能力，其次是配套可供长期监测的电源和便捷的数据回收方式。传统的被动地震监测系统多采用有线的方式进行监测及数据传输，因此在矿井下就会出现布线困难的情况。另一方面传统的被动地震监测系统采用有线电缆供电，这种供电方式具有布线困难，成本昂贵等缺点；而采用电池供电的方式由于电池电量有限，随着节点的工作，电池电量逐渐消耗殆尽，需要频繁更换供电电池，这就增加了监测节点的维护成本，并且不能保证节点的持续工作。

因此开发一套易布置、易操作、易维护的地震监测系统，实现矿井掘进工作面智能探测，不仅可以提高生产效率，而且可以保障掘进生产安全，达到安全高效采煤的目的。

发明内容

本发明的目的是针对煤矿井下掘进超前探测施工复杂的不足，随巷道掘进需反复多次进行施工探测、探掘作业不协调、成果周期长的问题，提供一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统及方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统，包括：

皮带支架自供电装置，包括固定在皮带支架上的压电材料支撑的悬臂梁，用于将所述皮带机的机械振动能量转化为电能供给采集分站；

采集分站，通过数传电缆接入地震监测系统进行地震数据采集,每个采集分站至少包括一个浅孔地震检波器。

优选的，上述的一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统，所述皮带支架自供电装置进一步包括：

H型钢转接机壳，包括在底座上相对设置的两个L型长梁，所述L型长梁和底座构成一个中间开口的安装槽，皮带机的H型钢的一边嵌入所述安装槽中；

振动能量收集管理装置，包括振动压电模块，该振动压电模块包括之字形悬臂梁以及设置于所述之字形悬臂梁上的压电材料；所述之字形悬臂梁通过所述H型钢转接机壳连接于所述皮带机的H型钢上。

优选的，上述的一种矿井掘进工作面自供电分布式地震监测系统，所述振动能量收集管理装置还包括：

依次连接的振动压电模块、升压稳压整流芯片、锂电池充电芯片、本安型锂电池组、锂电池管理单元；

所述升压稳压整流芯片对由皮带运转产生的机械能量转换形成的交流电进行稳流稳压处理，并将电能存储于本安型锂电池组内；

所述本安型锂电池组通过锂电池管理单元为每个单道采集分站进行单独供电。