一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统及方法
阅读说明：本技术 一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统及方法 (Monitoring and early warning system and method for preventing single-rail hanging scratch and damage ) 是由 冯晓巍 杨厚强 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统及方法,系统：两个监测预警机构分别安装在单轨吊车头的左右两侧；监测预警机构包括固定连杆A、固定连杆B、感应报警器和触发线；感应报警器包括外壳体、固定触发片、活动触发片、弹簧、感应控制器、报警器和反向刀片；方法：张紧触发线并使弹簧处于弹性拉伸状态；在锚杆索或者其他支护构件外露端阻挡住触发线时,反向刀片将触发线割断,感应控制器在检测到固定和活动触发片吸合后控制触发报警器鸣笛预警；操作人员听到报警提醒后采取应急措施防止损害。该系统和方法能够及时发现巷道两帮煤岩体的变形情况,并能自动化的进行报警提醒,以使操作人员能够及时采取有效的应对措施,起到减少灾害发生的作用。(A monitoring and early warning system and method for preventing a monorail crane from being scratched and causing disasters is disclosed, and the system comprises: the two monitoring and early warning mechanisms are respectively arranged on the left side and the right side of the head of the monorail crane; the monitoring and early warning mechanism comprises a fixed connecting rod A, a fixed connecting rod B, an induction alarm and a trigger line; the induction alarm comprises an outer shell, a fixed trigger piece, a movable trigger piece, a spring, an induction controller, an alarm and a reverse blade; the method comprises the following steps: tensioning the trigger line and placing the spring in elastic tension; when the exposed end of the anchor rod cable or other supporting components blocks the trigger line, the reverse blade cuts off the trigger line, and the induction controller controls the trigger alarm to whistle and early warn after detecting that the fixed trigger piece and the movable trigger piece are sucked; and after hearing the alarm prompt, the operator takes emergency measures to prevent damage. The system and the method can find the deformation conditions of the coal and rock bodies on the two sides of the roadway in time, and can automatically alarm and remind, so that operators can take effective countermeasures in time, and the disaster is reduced.)
技术领域
本发明涉及涉及煤矿大变形水平巷道等井巷工程技术领域，具体涉及一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统及方法。
背景技术
煤矿多以井工开采为主，其中斜井开拓方式作为三大开拓巷道准备方式之一广泛应用于浅埋矿井的开采之中。受制于采掘应力环境日趋复杂及巷道迎头帮部不能及时支护等原因，开挖后的巷道后期两帮移近量较大，甚至会导致巷道不能满足正常的生产需求。煤矿通常使用单轨吊向生产工作面内运输施工所用材料及人员，而单轨吊车厢及单轨吊车头宽度尺寸较大，从而在其运行过程中需要一定的巷道跨度空间。当巷道两帮移近量超过一定范围时，两帮已经施工的锚索外露端则必然会给运行当中的单轨吊造成剐蹭，而斜井又存在一定的倾角，易造成单轨吊仰翻或者倾翻从而会造成难以预料的安全事故，事实上，单轨吊在运行过程中因被剐蹭从而致灾的事故时有发生，且在已经统计的巷道安全事故之中占有较大的比例。
现有的单轨吊为了防止剐蹭致灾的情况发生，多在操作人员发现后再采取紧急制动的方式，以此来减少损害，这种方式在一定程度上起到了降低发生安全事故可能性的作用，但在围岩变形较大的水平巷道中，操作人员的视线受到环境的制约，如果操作人员发现迟滞，就极易引发碰撞，而当实际发生碰撞之后，车厢倾翻或者仰翻往往都是瞬发性的，很难再通过相关措施对其进行有效的紧急安全制动，从而并不能高效的避免安全事故的发生，故现有的技术尚不能起到有效减少灾害发生的作用，更不能起到提前探测提前预警的作用。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统及方法，该系统能够及时发现巷道两帮煤岩体的变形情况，并能自动化的进行报警提醒，以使操作人员能够及时采取有效的应对措施，可有效起到减少灾害发生的作用。该方法步骤简单，能在巷道两帮煤岩体变形超过特定范围临界值时进行自动化的预警，能有助于减少灾害发生的几率。
为了实现上述目的，本发明提供一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统，包括两个监测预警机构，两个监测预警机构左右对称的设置在单轨吊车头的左侧和右侧；
所述监测预警机构包括两根固定连杆A、两根固定连杆B、两个感应报警器和两根触发线；
两根固定连杆A分别设置在单轨吊车头下端的左侧和右侧；固定连杆A长度方向沿单轨吊车头的宽度方向延伸，且其里端与单轨吊车头的外端固定连接；
两根固定连杆B分别设置在单轨吊车头上方的左部和右部，固定连杆B的下端与单轨吊车头上端固定连接，其上端向外侧弯折后延伸到单轨吊车头的外侧；
两个感应报警器分别位于两根固定连杆B上端的外侧，且分别对应的设置在两根固定连杆A外端的上方；所述感应报警器包括外壳体、固定触发片、活动触发片、弹簧、感应控制器、报警器和反向刀片；所述外壳体的里侧板与固定连杆B的上端端部固定连接，其底板上在对应固定连杆A外端的部分开设有通孔；所述固定触发片和活动触发片均由导电金属制成，且内部嵌设有磁极相异的磁铁，且均设置在外壳体内腔的上部，所述固定触发片横向的设置，其上端通过相固定连接杆C与外壳体的顶板固定连接；所述活动触发片通过由绝缘材料制成的两根感应线连接在固定触发片的下方，并通过感应线限定在与固定触发片相吸合的范围内；所述弹簧设置在外壳体的内腔中，且对应的设置在通孔的上方，其上端与活动触发片下端面的中心连接；所述感应控制器设置在外壳体的内腔中，且安装在固定触发片的上端，其一个检测端与固定触发片电性连接，其另一个检测端通过导线与活动触发片电性连接；所述报警器安装在外壳体的外部，其通过数据传输导线与感应控制器的输出端连接；所述反向刀片设置在外壳体的内腔底部，其固定连接在外壳体的底板上，且其刃口靠近通孔的设置；
两根触发线分别对应两个感应报警器的设置；所述触发线的上端与弹簧的下端连接，其下端通过通孔穿出到外壳体的外部，并在张紧后与固定连杆A的外端连接；触发线在张紧状态时处于竖直状态，且将弹簧弹性拉伸，并通过弹簧将活动触发片拉离与固定触发片的吸合状态；触发线在竖直状态下与反向刀片的刃口间隙配合，并在弹性弯曲张紧时与反向刀片的刃口抵接配合。
进一步，为了方便安装和拆卸，所述活动触发片下端面的中心固定连接有拉环，所述弹簧的上端通过拉环与活动触发片下端面的中心连接。
进一步，为了提高提醒效果，所述报警器为声光报警器。
进一步，为了保证准确的监测效果，所述触发线在预紧状态时与单轨吊车厢的外边界相持平。
作为一种优选，所述感应报警器还包括电源模块，所述电源模块安装在外壳体的内部，其分别为感应控制器和报警器进行直流电源的供应。
进一步，为了实时获得单轨吊车的运行速度，并能在紧急状态下自动的向单轨吊车头制动系统发出紧急制动信号，所述感应控制器还与单轨吊车头制动系统和单轨吊车头测速系统连接。
在该技术方案中，通过在单轨吊车头的左右两侧设置两个监测预警机构，并采用两根触发线监测巷道帮部中锚杆索或者其他支护构件到单轨吊车厢的距离，便能够自动的提前监测到巷道帮部的变形情况，并能在变形量不满足通行条件时，通过报警器进行及时的鸣笛示警提醒，以便于单轨吊司机或操作者能够及时采取有效的应急制动措施保障运行的安全性。本系统结构简单，制造成本低，便于在原有基础上能实现便捷快速的安装便于大范围推广应用。本发明能够准确监测出巷道两帮煤岩体的变形情况，可有效起到减少灾害发生的作用。
本发明还提供了一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警方法，包括一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在单轨吊于巷道中运行之前，将触发线的下端收紧于固定连杆A的外端上，以张紧触发线并使弹簧处于弹性拉伸状态，从而使活动触发片与固定触发片处于分离状态；
步骤二：在单轨吊运行过程中，若即将通过巷道帮部严重变形巷段，锚杆索或者其他支护构件外露端将阻挡住触发线，并使触发线发生弯曲，此时触发线处于弹性弯曲张紧状态，反向刀片会将其割断，进而使原本与触发线连接的处于弹性拉伸状态的弹簧收缩为正常松弛状态，由于磁吸作用致使活动触发片与固定触发片紧密贴合，在导线的连接作用下，紧密贴合的活动触发片和固定触发片接通感应控制器的两个检测端，感应控制器在其两个检测端短接后通过其输出端输出报警控制信号给触发报警器，控制触发报警器鸣笛预警，以提醒单轨吊司机或操作者采取应急措施；
步骤三：在单轨吊司机或操作者听到报警器鸣笛报警后，先对单轨吊车启动低速缓慢运行模式，再采取紧急制动措施，使单轨吊车停止于巷道帮部变形量过大区域的上游段，以避免单轨吊车厢被锚杆索或者其他支护构件剐蹭；在单轨吊车停止后，再由专门施工人员采用专业工具对变形后巷道帮部中锚杆索或者其他支护构件的外露端进行截断作业和补强支护处理，并在处理完毕后使单轨吊车通过该区域继续前行直至运行结束。
进一步，为了能在单轨吊司机或操作者未能及时采取紧急制动措施的情况下，自动的通过单轨吊车头制动系统进行紧急制动，以能采取双重保障措施来确保单轨吊车安全稳定可靠的运行，在步骤四中，在感应控制器发出报警控制信号后的设定时间后，单轨吊车的运行速度仍未下降到设定范围内时，感应控制器向单轨吊车头制动系统发出紧急制动信号，单轨吊车头制动系统在接收到紧急制动信号后自动控制单轨吊车进行紧急制动动作，使单轨吊车停止于巷道帮部变形量过大区域的上游段，以避免单轨吊车厢被锚杆索或者其他支护构件剐蹭。
本方法步骤简单，能自动的监测变形后的巷道帮部中锚杆索或者其他支护构件是否会影响单轨吊车的安全运行，并能起到及时预警提醒的作用，能确保操作人员能及时采取应急处理措施，并能在操作人员未能采取处理措施的前提下自动的进行紧急制动。本发明监测提醒效果理想，具有很强的应用价值和推广价值，能有效的保证单轨吊车的稳定可靠运行。
附图说明
图1是本发明中超前探测预警系统的安装结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的正视图；
图4是本发明中超前探测预警系统的结构示意图。
图中：1、巷道，2、单轨吊车头，3、固定连接杆A，4、触发线，5、感应报警器，6、固定连接杆B，7、工字钢，8、锚杆索或者其他支护构件，9、单轨吊车厢，10、巷道帮部，11、辅助连杆，5-1、弹簧，5-2、活动触发片，5-3、感应线，5-4、固定连接杆C，5-5、固定触发片，5-6、感应控制器，5-7、数据传输导线，5-8、报警器，5-9、反向刀片，5-10、导线，5-11、通孔，5-12、外壳体。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统，包括两个监测预警机构，两个监测预警机构左右对称的设置在单轨吊车头2的左侧和右侧；
所述监测预警机构包括两根固定连杆A3、两根固定连杆B6、两个感应报警器5和两根触发线4；
两根固定连杆A3分别设置在单轨吊车头2下端的左侧和右侧；固定连杆A3长度方向沿单轨吊车头2的宽度方向延伸，且其里端与单轨吊车头2的外端固定连接；
两根固定连杆B6分别设置在单轨吊车头2上方的左部和右部，固定连杆B6的下端与单轨吊车头2上端固定连接，其上端向外侧弯折后延伸到单轨吊车头2的外侧；
两个感应报警器5分别位于两根固定连杆B6上端的外侧，且分别对应的设置在两根固定连杆A3外端的上方；所述感应报警器5包括外壳体5-12、固定触发片5-5、活动触发片5-2、弹簧5-1、感应控制器5-6、报警器5-8和反向刀片5-9；所述外壳体5-12的里侧板与固定连杆B6的上端端部固定连接，其底板上在对应固定连杆A3外端的部分开设有通孔5-11；所述固定触发片5-5和活动触发片5-2均由导电金属制成，且内部嵌设有磁极相异的磁铁，且均设置在外壳体5-12内腔的上部，所述固定触发片5-5横向的设置，其上端通过相固定连接杆C5-4与外壳体5-12的顶板固定连接；所述活动触发片5-2通过由绝缘材料制成的两根感应线5-3连接在固定触发片5-5的下方，并通过感应线5-3限定在与固定触发片5-5相吸合的范围内；所述弹簧5-1设置在外壳体5-12的内腔中，且对应的设置在通孔5-11的上方，其上端与活动触发片5-2下端面的中心连接；所述感应控制器5-6设置在外壳体5-12的内腔中，且安装在固定触发片5-5的上端，其一个检测端与固定触发片5-5电性连接，其另一个检测端通过导线5-10与活动触发片5-2电性连接；所述报警器5-8安装在外壳体5-12的外部，其通过数据传输导线5-7与感应控制器5-6的输出端连接；所述反向刀片5-9设置在外壳体5-12的内腔底部，其固定连接在外壳体5-12的底板上，且其刃口靠近通孔5-11的设置；
两根触发线4分别对应两个感应报警器5的设置；所述触发线4的上端与弹簧5-1的下端连接，其下端通过通孔5-11穿出到外壳体5-12的外部，并在张紧后与固定连杆A3的外端连接；触发线4在张紧状态时处于竖直状态，且将弹簧5-1弹性拉伸，并通过弹簧5-1将活动触发片5-2拉离与固定触发片5-5的吸合状态；触发线4在竖直状态下与反向刀片5-9的刃口间隙配合，并在弹性弯曲张紧时与反向刀片5-9的刃口抵接配合。
作为一种优选，还包括两根辅助连杆11，两根辅助连杆11对应的设置在两根固定连杆A3的上方，且分别设置在单轨吊车头2上端的左侧和右侧，辅助连杆11的里端与单轨吊车头2的外端固定连接辅助连杆11的外端与固定连杆A3的外端相持平，且设置有供触发线4通过的圆孔；通过辅助连杆11和固定连杆A3的配合设置，可以进一步保证触发线4在常态下的竖直状态。
为了方便安装和拆卸，所述活动触发片5-2下端面的中心固定连接有拉环，所述弹簧5-1的上端通过拉环与活动触发片5-2下端面的中心连接。
为了提高提醒效果，所述报警器5-8为声光报警器。
为了保证准确的监测效果，所述触发线4在预紧状态时与单轨吊车厢9的外边界相持平。
作为一种优选，所述感应报警器5还包括电源模块，所述电源模块安装在外壳体5-12的内部，其分别为感应控制器5-6和报警器5-8进行直流电源的供应。
为了实时获得单轨吊车的运行速度，并能在紧急状态下自动的向单轨吊车头制动系统发出紧急制动信号，所述感应控制器5-6还与单轨吊车头2制动系统和单轨吊车头2测速系统连接。
通过在单轨吊车头的左右两侧设置两个监测预警机构，并采用两根触发线监测巷道帮部中锚杆索或者其他支护构件到单轨吊车厢的距离，便能够自动的提前监测到巷道帮部的变形情况，并能在变形量不满足通行条件时，通过报警器进行及时的鸣笛示警提醒，以便于单轨吊司机或操作者能够及时采取有效的应急制动措施保障运行的安全性。本系统结构简单，制造成本低，便于在原有基础上能实现便捷快速的安装便于大范围推广应用。本发明能够准确监测出巷道两帮煤岩体的变形情况，可有效起到减少灾害发生的作用。
本发明还提供了一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警方法，包括一种防止单轨吊剐蹭致灾的监测预警系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在单轨吊于巷道1中运行之前，将触发线4的下端收紧于固定连杆A3的外端上，以张紧触发线4并使弹簧5-1处于弹性拉伸状态，从而使活动触发片5-2与固定触发片5-5处于分离状态；
步骤二：在单轨吊运行过程中，若即将通过巷道帮部10严重变形巷段，锚杆索或者其他支护构件8外露端将阻挡住触发线4，并使触发线4发生弯曲，此时触发线4处于弹性弯曲张紧状态，反向刀片5-9会将其割断，进而使原本与触发线4连接的处于弹性拉伸状态的弹簧5-1收缩为正常松弛状态，由于磁吸作用致使活动触发片5-2与固定触发片5-5紧密贴合，在导线5-10的连接作用下，紧密贴合的活动触发片5-2和固定触发片5-5接通感应控制器5-6的两个检测端，感应控制器5-6在其两个检测端短接后通过其输出端输出报警控制信号给触发报警器5-8，控制触发报警器5-8鸣笛预警，以提醒单轨吊司机或操作者采取应急措施；
步骤三：在单轨吊司机或操作者听到报警器5-8鸣笛报警后，先对单轨吊车启动低速缓慢运行模式，再采取紧急制动措施，使单轨吊车停止于巷道帮部10变形量过大区域的上游段，以避免单轨吊车厢9被锚杆索或者其他支护构件8剐蹭；在单轨吊车停止后，再由专门施工人员采用专业工具对变形后巷道帮部10中锚杆索或者其他支护构件8的外露端进行截断作业和补强支护处理，并在处理完毕后使单轨吊车通过该区域继续前行直至运行结束。
为了能在单轨吊司机或操作者未能及时采取紧急制动措施的情况下，自动的通过单轨吊车头制动系统进行紧急制动，以能采取双重保障措施来确保单轨吊车安全稳定可靠的运行，在步骤四中，在感应控制器5-6发出报警控制信号后的设定时间后，单轨吊车的运行速度仍未下降到设定范围内时，感应控制器5-6向单轨吊车头2制动系统发出紧急制动信号，单轨吊车头2制动系统在接收到紧急制动信号后通过单轨吊车中的制动机构与工字钢7相互作用进行紧急制动，使单轨吊车停止于巷道帮部10变形量过大区域的上游段，以避免单轨吊车厢9被锚杆索或者其他支护构件8剐蹭。
本方法步骤简单，能自动的监测变形后的巷道帮部中锚杆索或者其他支护构件是否会影响单轨吊车的安全运行，并能起到及时预警提醒的作用，能确保操作人员能及时采取应急处理措施，并能在操作人员未能采取处理措施的前提下自动的进行紧急制动。本发明监测提醒效果理想，具有很强的应用价值和推广价值，能有效的保证单轨吊车的稳定可靠运行。