CN106033128B - 一种带有顶板突水预警功能的安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有顶板突水预警功能的安全帽，包括帽体，所述帽体内设有依次相连的接收线圈、采集模块、无线WIFI模块，三者由设于帽体内的电源供电；接收线圈接收布置在作业面与发射线圈相连的发射机的二次场信号；所述采集模块将接收线圈接收的信号进行采集转换，并通过无线WIFI模块传送给主机或手持机；所述主机与发射机、接收线圈三者间为无线通讯。安全帽在具体应用过程中可配置支撑架，用于支撑“安全帽”并进行姿态调整。本发明形式轻便、操作简单，如对每个工作面的班长配置所述安全帽，单人即可开展测量工作的效果；探测方位的准确，探头与目标区的耦合好，降低了人为干扰；支撑架的长度和“安全帽”姿态可调，可适应不同井巷探测环境。

Description

一种带有顶板突水预警功能的安全帽

技术领域

本发明涉及矿井地球物理方法应用领域，特别是一种带有顶板突水预警功能的安全帽。

背景技术

矿井水害一直是制约我国煤炭安全生产的重要因素之一，各种形式的矿井涌水，如煤层顶板砂岩裂隙水极易造成工作面瞬时或滞后出水，预防和治理难度大，给综采或综放工作面带来很大威胁；顶板砂岩含水层虽不是构成煤矿突水灾害的主要含水层，却是直接影响煤矿排水系统设计与布置，最终影响生产效率与生产成本的重要因素。因此，研究煤矿顶板透水预测并对其进行防治具有重要现实意义。

在矿井水害预测预报中，瞬变电磁法以其施工方便、探测效率高、方向性好、体积效应小等特点得以广泛应用。其原理是利用不接地回线或地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。在常规的工作模式中，测量工作需要多人协作，完成一次作业需要至少三名工作人员，且测量装置移动布置过程中人为因素影响很大，直接导致装置布置参数一致性、可靠性差，从而影响瞬变电磁探测精度；在对顶板突水预警实际操作过程中，施工人员通常是根据经验估计角度，或自带一个简易的测角度仪来标定探测方向，这样不但会严重影响探测的精度，而且制约现场工作效率。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足，提出一种施工更简单、工作效率更高，单人即可操作完成的带有顶板突水预警功能的安全帽。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带有顶板突水预警功能的安全帽，包括帽体，所述帽体内设有依次相连的接收线圈、采集模块、无线WIFI模块，三者由设于帽体内的电源供电；所述接收线圈接收布置在作业面与发射线圈相连的发射机的二次场信号；所述采集模块将接收线圈接收的信号进行采集转换，并通过无线WIFI模块传送给主机或手持机；所述主机与发射机、接收线圈三者间为无线通讯。

所述帽体配有支撑架，用于支撑“安全帽”并进行姿态调整。所述帽状体固定在支撑架顶部。

所述支撑架由支撑托盘和支杆构成，所述支杆下端安装在支撑托盘的托槽中；所述支撑架和帽状体采用非金属材质制成。

所述支撑架中部设有伸缩扣。

所述接收线圈为单分量或多分量轻型接收探头。

所述发射线圈至少为单匝。

本发明在具体应用过程中，通过瞬变电磁发射装置（发射线圈和发射机）及主机配合使用即可对顶板突水情况进行预警。在作业时，所述发射线圈可采用单匝或多匝，沿巷道铺设一个矩形回线（长度根据探测需要可大些，宽度以巷道宽为准）；发射装置、接收线圈和主机通过无线进行通信。其测量方法，包括以下步骤：

（1）根据矿方的探测需求，下井作业前结合相关地质资料，制定探测方案；

（2）将瞬变电磁探测装置放置于探测方案确定的施工地点，摆放发射线圈（如将发射线圈平铺于巷道底板上），并标记好测量点，将发射线圈与发射机相连，并开启发射机；

（3）检查安全帽上各部件连通情况进行，将“安全帽”固定于支撑架上，并调整支撑架姿态，使其与目标区域具有较好的耦合效果；

（4）开启主机（采用手持机），通过手持机上的专用采集软件进行通信检测，设置发射机和安全帽上接收装置之间的同步模式，设置相关测量参数，如发射频率，采样频率、时窗、叠加次数等，分别传达给发射机和接收机；

（5）通过按键启动发射机和安全帽上接收装置进行测量工作，将接收装置采集的数据传给手持机，并进行显示及管理；

（6）按步骤（5）沿标记测点进行观测。

本发明的有益效果：第一，安全帽形式轻便、操作简单，如对每个工作面的班长配置一只安全帽，便可达到单人即可开展测量工作的效果；第二，带有支撑架的“安全帽”装置，保障了探测方位的准确性，提高了探头与目标区的耦合，降低了人为干扰；第三，支撑架的长度和“安全帽”姿态可进行调节，以适应不同井巷探测环境。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明瞬变电磁装置整体结构示意图。

图3是本发明支撑架结构示意图。

图中，1.接收线圈，2.采集模块，3.无线WIFI模块，4.电源，5.帽体，6.发射机，7.发射线圈，8.专用电缆，9.主机（手持机），10.巷道示意，11.支撑架，12. 伸缩扣，13.托槽，14.支撑托盘，15.支杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例一：如图1所示，本发明包括帽体5，帽体5内设有依次相连的接收线圈1、采集模块2、无线WIFI模块3，三者由设于帽体内的电源4供电。接收线圈1接收布置在作业面与发射线圈7相连的发射机6的二次场信号；采集模块2将接收线圈接收的信号进行采集转换，并通过无线WIFI模块4传送给主机9或手持机；主机与发射机、接收线圈三者间为无线通讯。帽体5采用非金属材质，固定在帽体5上的接收线圈1也可采用单分量或多分量轻型接收探头， 帽体5在具体应用过程中需要用到一个特殊支撑架11，用于支撑帽体5并进行姿态调整。

如图2所示，本发明在具体应用过程中，通过瞬变电磁发射装置（发射线圈7和发射机6）及主机9配合使用即可对顶板突水情况进行预警。在作业时，所述发射线圈7可采用单匝或多匝，沿巷道铺设一个矩形回线（长度根据探测需要可大些，宽度以巷道宽为准）；所述发射装置、接收装置和主机9通过无线进行通信。

如图3所示，为体现本发明的优势，所述支撑架11应该选用非常简单的支撑架形式，只要能支撑住帽体5即可，如图3中由简单的支撑托盘14、托槽13和支杆15组成的支撑架；且为方便探测需要，支撑架应可以安装带有伸缩功能的伸缩扣12。

实施例二：与实施例一的不同之处在于本发明中采用的安全帽只是一种装置形式，只要能达到本发明的探测目的，它可以是任何一种非金属材质的装置。

实施例三：与实施例一的不同之处在于，发射机和主机可整合成一体机，具体操作时，只需将发射线圈铺置于巷道内。

本发明可以对巷道顶板水进行预警，也可以对巷道底板、左右帮进行异常体进行测量，只要帽状体和支撑架的装置形式调整一下即可。

具体在实施过程中，本发明包括以下几个步骤：

（1）根据矿方的探测需求，下井作业前结合相关地质资料，制定探测方案；

（2）将瞬变电磁探测装置放置于探测方案确定的施工地点，摆放发射线圈（如将发射线圈平铺于巷道底板上），并标记好测量点，将发射线圈与发射机相连，并开启发射机；

（3）检查安全帽上各部件连通情况进行，将“安全帽”固定于支撑架上，并调整支撑架姿态，使其与目标区域具有较好的耦合效果；

（4）开启主机（采用手持机），通过手持机上的专用采集软件进行通信检测，设置发射机和安全帽上接收装置之间的同步模式，设置相关测量参数，如发射频率，采样频率、时窗、叠加次数等，分别传达给发射机和接收机；

（5）通过按键启动发射机和安全帽上接收装置进行测量工作，将接收装置采集的数据传给手持机，并进行显示及管理；

（6）按步骤（5）沿标记测点进行观测。

上述仅为本发明的实施例而已，对本领域的技术人员来说，本发明有多种更改和变化。凡在本发明的发明思想和原则之内，作出任何修改，等同替换，改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带有顶板突水预警功能的安全帽，包括帽体，其特征在于：所述帽体内设有接收线圈、采集模块、无线WIFI模块，三者依次相连构成帽体接收装置并由设于帽体内的电源供电；所述帽体配有支撑架，所述帽体固定在支撑架顶部；所述支撑架中部设有伸缩扣；所述接收线圈接收布置在作业面与发射线圈相连的发射机的二次场信号，发射线圈展成矩形状平铺于巷道底板，所述支撑架用于支撑“安全帽”并进行姿态调整，使“安全帽”在观测时与目标区域耦合；所述采集模块将接收线圈接收的信号进行采集转换，并通过无线WIFI模块传送给主机或手持机；所述主机与发射机、帽体接收装置三者间为无线通讯。

2.根据权利要求1所述的带有顶板突水预警功能的安全帽，其特征在于：所述支撑架由支撑托盘和支杆构成，所述支杆下端安装在支撑托盘的托槽中；所述支撑架和帽状体采用非金属材质制成。

3.根据权利要求1所述的带有顶板突水预警功能的安全帽，其特征在于：所述接收线圈为单分量或多分量轻型接收探头。

4.根据权利要求1所述的带有顶板突水预警功能的安全帽，其特征在于：所述发射线圈至少为单匝。