一、項(xiàng)目背景
我國(guó)煤礦在如何檢測(cè)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(guò)檢測(cè)支柱內(nèi)腔的工作液體壓力的方法，該方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使用過(guò)程中很不方便，而且還不能有效檢測(cè)出頂板對(duì)支柱的壓力。同時(shí)，在日常支護(hù)工作中，柱帽不易固定在液壓?jiǎn)误w支柱鉸接頂蓋上，目前常采用的方法是將柱帽通過(guò)捆綁固定在鉸接頂蓋上，捆綁效果差，工作效率低，對(duì)支護(hù)工作造成很大不便。
二、研究?jī)?nèi)容
1.基本原理
該單體液壓支柱工作狀態(tài)檢測(cè)裝置包括安裝在單體液壓支柱的頂部或底部的檢測(cè)體，檢測(cè)體內(nèi)置壓力傳感器、光敏傳感器和蓄電池，檢測(cè)體上安裝有電源燈和信號(hào)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(hào)燈串聯(lián)后，并聯(lián)在電源燈的兩端。在日常巡檢液壓?jiǎn)误w對(duì)頂板支護(hù)強(qiáng)度過(guò)程中，可以利用隨身礦燈隨時(shí)對(duì)液壓支柱支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行查看檢測(cè)，檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)電路，單體液壓支柱支護(hù)強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)時(shí)，電源燈（藍(lán)色）亮；若達(dá)標(biāo)，信號(hào)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(cè)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(cè)裝置，包括安裝在單體液壓支柱的頂部或底部的檢測(cè)體1，檢測(cè)體1內(nèi)置壓力傳感器2、光敏傳感器3和蓄電池4，檢測(cè)體1上安裝有電源燈6和信號(hào)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(hào)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(cè)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(hào)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(gè)定位孔11和多個(gè)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(hào)指示燈均為發(fā)光二極管，在非檢測(cè)狀態(tài)下，兩個(gè)指示燈均不工作。當(dāng)需要進(jìn)行壓力檢測(cè)時(shí)，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(cè)到壓力信號(hào)，信號(hào)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(shí)，電源燈（藍(lán)色）亮，此時(shí)可以立即對(duì)液壓支柱進(jìn)行補(bǔ)打處理或更換液壓?jiǎn)误w支柱。在日常巡檢液壓?jiǎn)误w對(duì)頂板支護(hù)強(qiáng)度過(guò)程中，可以利用隨身礦燈隨時(shí)對(duì)液壓支柱支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行查看檢測(cè)，檢測(cè)方便、快捷。
4.成果特點(diǎn)
①填補(bǔ)了我國(guó)煤礦在如何檢測(cè)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(shí)現(xiàn)了非接觸式檢測(cè)，有效保障了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的人身安全。
③檢測(cè)體內(nèi)置多個(gè)磁鐵塊，將檢測(cè)體牢牢地吸附在單體液壓支柱的鉸接頂蓋上，減少了檢測(cè)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(lái)需要3人的工作現(xiàn)在僅需1人即可完成有效檢測(cè)，每年可節(jié)約人工費(fèi)用20萬(wàn)元，另外，可有效避免支柱傷人事故的發(fā)生，節(jié)約大量費(fèi)用。
2.社會(huì)效益
該裝置檢測(cè)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(huì)因?yàn)閴毫^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(jiǎn)化了對(duì)液壓?jiǎn)误w支柱支護(hù)狀態(tài)的檢測(cè)流程，不需與液壓支柱進(jìn)行有效接觸即能檢測(cè)出支液壓?jiǎn)误w支柱支護(hù)狀態(tài)，且實(shí)現(xiàn)了非接觸式檢測(cè)，有效保障了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的人身安全。
檢測(cè)體內(nèi)置多個(gè)磁鐵塊，將檢測(cè)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(chǎng)柱帽使用不便、易脫落的難題，減少了檢測(cè)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(chǎng)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(jià)比。
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