[实用新型]一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置

说明书

本实用新型提供了一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，包括采集单元、声光报警装置和控制器；采集单元包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽(简称辅运顺槽)侧向施工的钻孔内，图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，孔内图像采集装置设置在钻孔内，孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；控制器内设置有分析模块和图像处理模块；位移数据采集装置和图像数据采集装置均与控制器的信号输入端电连接，声光报警装置与控制器的信号输出端电连接。该装置施工与安装操作简便，监测结果稳定可靠。

技术领域

本实用新型涉及煤矿工作面开采安全隐患的监测与预报领域，具体涉及一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置。

背景技术

目前，大部分矿区都面临煤层开采过程中存在不同程度的工作面大面积端头悬顶难题，端头悬顶是普遍存在的现象。端头悬顶是指：在正常回采期间，工作面上下端头的一定区域内，顶板不能随着工作面的推进及时垮落的现象。根据国家安全生产标准化生产相关管理实施制度，端头悬顶的面积小于10m²属于正常范围。然而，大面积端头悬顶易突然垮落会造成强烈动载，冲击支架，严重危及人员与设备的安全；同时，端头较大的悬顶面积，将导致新风通过端头悬顶流向采空区，影响工作面通风的安全。

然而，端头悬顶垮落的走向垮落步距和倾向悬伸长度真实数据获取难度较大，悬顶垮落和破断机理不明，按照经验结果进行的悬顶处理效果不佳，严重影响工作面正常推进。由于井下作业环境较为艰苦，采空区安全隐患较大，采空区禁止行人通行。当前人们实际测定端头悬顶的尺寸和垮落步距均是人为观察和估算，或按照经验类比进行推测，人员统计的随机性与经验公式的类比性，均缺乏科学的测定和分析。同时，现场缺乏及时的监测和预报，被动的等待端头悬顶的自然垮落危害性较大；过度的处理端头悬顶范围，会造成经济成本和技术成本增加。

因此，本申请提出一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种煤矿工作面端头悬顶垮落监测与预报装置，包括采集单元、声光报警装置和控制器；

所述采集单元包括至少一个位移数据采集装置和至少一个图像数据采集装置，所述位移数据采集装置设置在沿工作面的辅助运输顺槽侧向施工的钻孔内，所述图像数据采集装置包括孔内图像采集装置和孔外图像采集装置，所述孔内图像采集装置设置在所述钻孔内，所述孔外图像采集装置设置在工作面上下端头的液压支架或过渡支架尾梁部位；

所述声光报警装置安装在工作面端头支架顶梁底部；

所述控制器内设置有分析模块和图像处理模块，所述位移数据采集装置和图像数据采集装置均与所述控制器的信号输入端电连接，所述声光报警装置均与所述控制器的信号输出端电连接。

优选地，所述孔外图像采集装置还包括照明装置，所述照明装置设置在所述孔外图像采集装置旁边。

优选地，所述位移数据采集装置为多点位移传感器或机械式多点位移计，所述孔内图像采集装置为高清钻孔窥视仪，所述孔外图像采集装置为工业照相机。

优选地，所述声光报警装置建立了三级预报功能，所述三级预报功能按照颜色区分为绿、黄、红三种。

优选地，所述控制器为AT89C52单片机，所述多点位移传感器或机械式多点位移计与所述单片机的P1.0端口电连接，所述高清钻孔窥视仪与所述单片机的P1.1端口电连接，所述工业照相机与所述单片机的P1.2端口电连接，所述声光报警装置分别与所述单片机的P2.0和P2.1端口电连接。