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专利号: 2023102750849
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统,其包括固有频率监测系统、微震传感监测系统、支架应力检测系统、电磁辐射煤岩破裂监测系统、数据采集系统、数据存储及处理系统、大数据智库云系统和灾害预警系统,其特征在于,数据采集系统与固有频率监测系统、微震传感监测系统、支架应力检测系统和电磁辐射煤岩破裂监测系统通信连接,数据采集系统与数据存储及处理系统通过信号线远程连接,数据存储及处理系统与大数据智库云系统通过互联网络通信连接;其中,固有频率监测系统包括激光多普勒测振仪(63),利用该激光多普勒测振仪(63)能够监测巷道(8)围岩的振动幅度和频率,当远场震源引起巷道(8)围岩产生共振放大效应时,能够通过激光多普勒测振仪(63)捕捉到巷道(8)围岩表面振动幅度与频率增大;微震传感监测系统包括沿巷道(8)方向间隔一定距离布置的多个微震传感器,其利用不同的微震传感器所接收到的纵波的时间差,确定破裂的位置,并在三维空间上显示;支架应力检测系统包括液压支架(2)和安装在液压支架(2)上的支架应力监测传感器(4),其用于记录支架支撑力,监测记录工作面(3)来压数据;电磁辐射煤岩破裂监测系统用于对煤岩应力集中以及微破裂、大破裂进行监测,主要监测煤岩体破裂产生的能量和脉冲;数据采集系统位于井下巷道(8)内,用于对固有频率监测系统、微震传感监测系统、支架应力检测系统和电磁辐射煤岩破裂监测系统所获取的数据进行采集并将采集的数据传送至数据存储及处理系统,以及,对固有频率监测系统、微震传感监测系统、支架应力检测系统和电磁辐射煤岩破裂监测系统的采集状态进行调控;数据存储及处理系统位于地面,用于对来自数据采集系统的数据进行计算处理,调用大数据智库云系统中与所述来自数据采集系统的数据相匹配的相关数据,进行深入挖掘,并根据预警条件启用灾害预警系统进行预警及逃生线路规划;大数据智库云系统中包含有相邻矿井的开采数据以及本矿井中开采的历史数据,用于为煤岩动力灾害预防提供数据支撑。

2.如权利要求1所述的一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统,其特征在于,所述激光多普勒测振仪(63)安装于巷道(8)的侧壁中部,用于对与该激光多普勒测振仪(63)相对一侧的巷道(8)侧壁的围岩振动幅度和频率进行监测。

3.如权利要求2所述的一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统,其特征在于,所述激光多普勒测振仪(63)通过嵌入巷道(8)侧壁的安装罩(61)进行安装,安装罩(61)整体为圆筒形金属管结构,激光多普勒测振仪(63)与安装罩(61)之间通过支撑单元(62)进行固定,支撑单元(62)呈圆周间隔分布在安装罩(61)内,激光多普勒测振仪(63)位于安装罩(61)的中部。

4.如权利要求3所述的一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统,其特征在于,安装罩(61)的远离巷道(8)一侧为盲板(64),盲板(64)中部通过一支撑柱抵接在激光多普勒测振仪(63)的一侧。

5.如权利要求3所述的一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统,其特征在于,在支撑单元(62)与激光多普勒测振仪(63)之间还安装有隔振环。

6.如权利要求3‑5中任一项所述的一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统,其特征在于,所述数据采集系统包括时钟模块。

7.一种基于共振频率监测的多系统煤岩动力灾害预防方法,该方法采用权利要求6所述的一种基于共振监测的多系统煤岩动力灾害预防系统实现,其特征在于,所述方法包括,在数据采集时,将所述时钟模块与固有频率监测系统的各激光多普勒测振仪(63)建立链接,以及与微震传感监测系统、支架应力检测系统和电磁辐射煤岩破裂监测系统的各传感器建立链接,然后,利用所述时钟模块将参考时钟信号发送至各激光多普勒测振仪(63)以及所述各传感器,使得,所述各激光多普勒测振仪(63)以及所述各传感器的本地时间与数据采集系统的时钟模块的本地时间同步;其中,所述各激光多普勒测振仪(63)以及所述各传感器的采样周期分别为参考时钟信号的频率信号对应的采样周期的正整数倍,且激光多普勒测振仪(63)与激光多普勒测振仪(63)之间的采样周期相同,微震传感监测系统的各个传感器之间的采样周期相同,支架应力检测系统的各个传感器之间的采样周期相同,电磁辐射煤岩破裂监测系统的各个传感器之间的采样周期相同,激光多普勒测振仪(63)的采样周期、微震传感监测系统的传感器的采样周期、支架应力检测系统的传感器的采样周期与电磁辐射煤岩破裂监测系统的传感器的采样周期之间两两相同或者不同。

8.如权利要求7所述的一种基于共振频率监测的多系统煤岩动力灾害预防方法,其特征在于,在所述各传感器检测到异常信号时,利用数据采集系统的时钟模块向所述各激光多普勒测振仪(63)以及所述各传感器发送紧急信号,该紧急信号用于调整所述各激光多普勒测振仪(63)以及所述各传感器的采样周期,使得所述各激光多普勒测振仪(63)以及所述各传感器的采样周期均为参考时钟信号的频率信号对应的采样周期。