[发明专利]煤矿锚杆索工作状态监测设备、灾害预警方法及装置

说明书

本申请提供一种煤矿锚杆索工作状态监测设备、灾害预警方法及装置，包括传感器外壳和传感器支架；所述传感器支架固设在所述传感器外壳中部，所述传感器支架套设在锚杆索外部，所述传感器外壳内部包括多个测量感应单元和电路板，所述多个测量感应单元中的每个测量感应单元分别与所述电路板电连接。本申请采用安装在锚杆索上的监测设备完成对不同数据的监测，并显示预警等级，大大提高了监测预警预报的准确性并降低了监测费用。

技术领域

本申请涉及矿山安全技术领域，尤其涉及一种煤矿锚杆索工作状态监测设备、灾害预警方法及装置。

背景技术

随着我国煤炭开采深度的不断增加，地质条件越发复杂，开采环境逐渐恶化，冲击地压、顶板、水害、火灾、瓦斯、热害等灾害日益加剧，并且难以探测、感知、辨识和超前预警，大型事故时有发生，危及了煤矿工人的人身安全，给国家造成了重大损失。煤矿灾害主要有冲击地压(岩爆)、煤与瓦斯突出、顶板垮落、突水等，约占我国煤矿事故次数的90％，对煤矿安全和高效生产造成严重影响。通过广大专家、学者和工程技术人员几十年的努力，无论是在煤矿灾害预警理论，还是在技术装备等方面都取得了很大进展。

但是，目前研究工作分工过细，缺乏地质、采矿、矿压、瓦斯、冲击、突水、机电、数学、力学、计算机和信息技术方面的复合型设备，测量成果体现不出岩体受力、能量、压力、开采扰动、抵抗力等因素对冲击地压、煤与瓦斯突出、顶板和突水透水的复合作用和共发性，在解决实际问题时常常设计使用冗余复杂的方案与系统，导致监测费用颇高且无法同时准确监测煤矿灾害。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种煤矿锚杆索工作状态监测设备、灾害预警方法及装置，能够解决或部分解决上述技术问题。

基于上述目的，本申请提供了一种煤矿锚杆索工作状态监测设备，包括传感器外壳和传感器支架；所述传感器支架固设在所述传感器外壳中部，所述传感器支架套设在锚杆索外端，所述传感器外壳内部包括多个测量感应单元和电路板，所述多个测量感应单元中的每个测量感应单元分别与所述电路板电连接。

进一步的，所述多个测量感应单元包括工作载荷测量感应单元、温度和湿度测量感应单元、瓦斯浓度测量感应单元、角度测量感应单元、三轴加速度测量感应单元、电磁辐射强度测量感应单元。

进一步的，所述传感器支架的上下两端分别设有弹簧垫片。

进一步的，在所述锚杆索外部套设有紧固装置，所述紧固装置位于所述传感器支架上方。

进一步的，在所述传感器外壳下端与围岩之间设有垫板。

本申请还提供了一种煤矿锚杆工作状态监测设备的煤矿灾害预警方法，包括：

采集当前时刻锚杆索工作状态的监测数据；

对所述监测数据进行计算分析得到综合分析系数；

根据所述综合分析系数判定预警等级并进行预警。

进一步的，将当前时刻采集到的所述监测数据与第一次采集到的监测数据的差值作为测量变化值；计算所述测量变化值与所述第一次采集到的监测数据的差值，将该差值与所述第一次采集到的监测数据的比值作为当前时刻的所述分析系数。将各个所述分析系数的和与所述监测数据的个数的比值作为当前时刻的所述综合分析系数。

进一步的，响应于0≤综合分析系数≤0.2，所述预警等级为第一预警；响应于0.2＜综合分析系数≤0.4，所述预警等级为第二预警；响应于0.4＜综合分析系数≤0.6，所述预警等级为第三预警；响应于0.6＜综合分析系数≤0.8，所述预警等级为第四预警；响应于0.8＜综合分析系数≤1.0，所述预警等级为第五预警。

进一步的，所述监测数据包括工作载荷，温度与湿度，角度，三轴加速度，瓦斯浓度和电磁辐射强度；所述预警包括冲击电压预警、煤与瓦斯突出预警、突水预警、顶板垮落预警和火灾预警；