一、項目背景
我國煤礦在如何檢測支柱支護(hù)狀態(tài)，是否達(dá)到合格支撐力方面仍存在較大技術(shù)空白。目前常用的是通過檢測支柱內(nèi)腔的工作液體壓力的方法，該方法不僅費時費力，使用過程中很不方便，而且還不能有效檢測出頂板對支柱的壓力。同時，在日常支護(hù)工作中，柱帽不易固定在液壓單體支柱鉸接頂蓋上，目前常采用的方法是將柱帽通過捆綁固定在鉸接頂蓋上，捆綁效果差，工作效率低，對支護(hù)工作造成很大不便。
二、研究內(nèi)容
1.基本原理
該單體液壓支柱工作狀態(tài)檢測裝置包括安裝在單體液壓支柱的頂部或底部的檢測體，檢測體內(nèi)置壓力傳感器、光敏傳感器和蓄電池，檢測體上安裝有電源燈和信號燈，光敏傳感器、電源燈和蓄電池串聯(lián)連接，壓力傳感器和信號燈串聯(lián)后，并聯(lián)在電源燈的兩端。在日常巡檢液壓單體對頂板支護(hù)強(qiáng)度過程中，可以利用隨身礦燈隨時對液壓支柱支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行查看檢測，檢測方便、快捷。
圖1
2-內(nèi)置壓力傳感器 3-光敏傳感器 4-蓄電池 6-電源指示燈 7-狀態(tài)指示燈
2.關(guān)鍵技術(shù)
利用礦燈照射光敏傳感器啟動檢測電路，單體液壓支柱支護(hù)強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)時，電源燈（藍(lán)色）亮；若達(dá)標(biāo)，信號燈（紅色）亮，電源燈（藍(lán)色）熄滅，這樣能夠清楚明了的知道單體液壓支柱的工作狀態(tài)。
圖2
1-檢測體 2-內(nèi)置壓力傳感器 5-加強(qiáng)鋼絲 8-上橡膠墊塊9-下橡膠墊塊 10-碟形彈簧
圖3
3-光敏傳感器 6-電源指示燈 7-狀態(tài)指示燈 11-定位孔 12-磁鐵
圖4
圖5
3.工作流程
如圖1所示，單體液壓支柱工作狀態(tài)檢測裝置，包括安裝在單體液壓支柱的頂部或底部的檢測體1，檢測體1內(nèi)置壓力傳感器2、光敏傳感器3和蓄電池4，檢測體1上安裝有電源燈6和信號燈7，光敏傳感器3、電源燈6和蓄電池4串聯(lián)連接，壓力傳感器2和信號燈7串聯(lián)后，并聯(lián)在電源燈6的兩端。
如圖2和圖3所示，檢測體主要由上橡膠墊塊8和下橡膠墊塊9構(gòu)成，上橡膠墊塊8比下橡膠墊塊9大，上橡膠墊塊8和下橡膠墊塊9熱合在一起，上橡膠墊塊8和下橡膠墊塊9之間安裝有碟形彈簧10，碟形彈簧10的中心安裝有壓力傳感器2，壓力傳感器2可以采用數(shù)顯式壓力傳感器，光敏傳感器3、電源燈6和信號燈7均安裝在上橡膠墊塊8的外緣，下橡膠墊塊9上設(shè)置有多個定位孔11和多個磁鐵12。上橡膠墊塊8和下橡膠墊塊9內(nèi)均設(shè)置有加強(qiáng)鋼絲5。
電源指示燈和信號指示燈均為發(fā)光二極管，在非檢測狀態(tài)下，兩個指示燈均不工作。當(dāng)需要進(jìn)行壓力檢測時，使用礦燈照射光敏傳感器，光電裝置感光電路導(dǎo)通。如果液壓支柱支撐力合格，單體液壓支柱壓力克服碟形彈簧的彈力，擠壓碟形彈簧變形，壓力傳感器檢測到壓力信號，信號燈（紅色）亮，電源燈（藍(lán)色）熄滅；若單體液壓支柱支護(hù)強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)時，電源燈（藍(lán)色）亮，此時可以立即對液壓支柱進(jìn)行補(bǔ)打處理或更換液壓單體支柱。在日常巡檢液壓單體對頂板支護(hù)強(qiáng)度過程中，可以利用隨身礦燈隨時對液壓支柱支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行查看檢測，檢測方便、快捷。
4.成果特點
①填補(bǔ)了我國煤礦在如何檢測支柱支護(hù)狀態(tài)，是否達(dá)到合格支撐力方面的技術(shù)空白。
②實現(xiàn)了非接觸式檢測，有效保障了現(xiàn)場檢測人員的人身安全。
③檢測體內(nèi)置多個磁鐵塊，將檢測體牢牢地吸附在單體液壓支柱的鉸接頂蓋上，減少了檢測體捆綁及掉落傷人的危害。
三、應(yīng)用效果
1.經(jīng)濟(jì)效益
提高工作效率，原來需要3人的工作現(xiàn)在僅需1人即可完成有效檢測，每年可節(jié)約人工費用20萬元，另外，可有效避免支柱傷人事故的發(fā)生，節(jié)約大量費用。
2.社會效益
該裝置檢測體采用橡膠包裹鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，可塑性較強(qiáng)，防滑效果較好，強(qiáng)度大，不會因為壓力較大變形造成柱帽或柱靴損壞，可重復(fù)利用，節(jié)約成本。
方便快捷，安全可靠，大大簡化了對液壓單體支柱支護(hù)狀態(tài)的檢測流程，不需與液壓支柱進(jìn)行有效接觸即能檢測出支液壓單體支柱支護(hù)狀態(tài)，且實現(xiàn)了非接觸式檢測，有效保障了現(xiàn)場檢測人員的人身安全。
檢測體內(nèi)置多個磁鐵塊，將檢測體牢牢地吸附在單體液壓支柱的鉸接頂蓋上，解決了現(xiàn)場柱帽使用不便、易脫落的難題，減少了檢測體捆綁及掉落傷人的危害。
四、推廣應(yīng)用前景
該成果適用于煤礦井下綜采工作面以及需要單體液壓支柱工作的場所，適用于煤礦井下光線較暗的環(huán)境中。該成果技術(shù)投入成本較低，使用前景廣闊，具有較高性價比。
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