煤钻屑解吸指标测定装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿瓦斯灾害防治领域，特别是一种煤钻屑解吸指标测定装置。


背景技术：

2.采掘工作面的突出危险性常采用煤的钻屑指标δh2进行判别，随着煤矿安全技术的发展，便携式瓦斯解吸指标的电子仪器代替人工检测，给矿井防突工作带来了极大地方便。但矿井内含有瓦斯和煤尘，当瓦斯和煤尘达到一定量时，遇到明火、高温、静电会发生爆炸，会造成重大损失。
3.现有技术中，δh2是采用测试煤样在第三分钟初至第五分钟初时间段内，特定粒度及质量的煤样的解吸瓦斯在容器中产生的微压与大气压力的差值作为评判标准。一般这种压力的差值通过特定容器的毫米水柱高度差表达，精度较差且读数不直观。


技术实现要素：

4.本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种煤钻屑解吸指标测定装置，不仅能够方便携带和使用，而且能够防止在含有瓦斯和煤尘的矿井内使用时发生爆炸。
5.本实用新型公开了一种煤钻屑解吸指标测定装置，包括：外壳和设置于外壳内的主电路板。其中，所述主电路板上集成有处理器模块，所述主电路板电连接有微压传感器和电磁阀，所述微压传感器一端连有进气管的送气端，另一端连有用于控制所述微压传感器与大气的相通状态的所述电磁阀。
6.所述主电路板还连有电池和电池保护电路模块，所述电池通过所述电池保护电路模块为所述主电路板供电，以防止过流。
7.所述外壳设有与所述主电路板电连接的显示屏模块。
8.进一步地，所述主电路板还集成有时钟模块，用于根据预设的时间轴控制所述电磁阀。
9.进一步地，所述显示屏模块包括相贴合的外屏和与内触摸屏，其中，所述内触摸屏与所述主电路板电连接，所述外屏的外侧贴有防静电膜。
10.进一步地，所述外壳为金属外壳；或者，所述外壳表面具有导电涂层。
11.进一步地，所述外壳内还设有：包覆所述电池和所述电池保护电路模块灌封层。
12.进一步地，所述外壳的内腔设有用于支撑所述主电路板的绝缘螺丝柱，使得所述主电路板与外壳之间形成空气隔离层。
13.进一步地，所述外壳还设有用于反映检测状态的指示灯组，所述指示灯组与所述主电路板电连接。
14.进一步地，主电路板分别连有usb接口和485接口，所述ubs接口还与所述电池保护电路模块电连接。
15.进一步地，所述外壳还设有用于外接煤样罐的进气口，所述进气管的进气端与所述进气口相连。
16.进一步地，所述主电路板还集成有与所述处理器模块电连接的储存模块。
17.本实用新型至少具有以下有益效果：
18.本实用新型通过微压传感器检测瓦斯压力值并转换为钻屑指标δh2，相比现有的通过人工读取毫米水柱高度差，检测过程更加方便，结果更加准确。
19.本实用新型通过电池保护电路模块、金属外壳、导电涂层、绝缘螺丝柱等结构的设置，一方面防止过流，避免电池过热发生失爆，另一方面，避免了外壳产生静电引起火花，使得用户在煤尘漂浮的工作面使用时更加安全可靠。
20.本实用新型的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的主视图。
23.图2是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的左视a
‑
a剖面图。
24.图3是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的俯视图。
25.图4是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的电路原理图。
26.图5是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的外壳防静电原理图。
27.图6是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的外屏防静电原理图。
28.图7是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的主电路板位置结构示意图。
29.图8是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定方法的流程图。
30.图9是本实用新型实施例公开的煤钻屑解吸指标测定装置的操作界面图。
31.其中，1
‑
第一指示灯、2
‑
第二指示灯、3
‑
第三指示灯、4
‑
外屏、5
‑
握把、6
‑
外壳、7
‑
总开关、8
‑
进气口、9
‑
usb接口、10
‑
485接口、11
‑
微压传感器、12
‑
主电路板、13
‑
电池、14
‑
电池保护电路模块、15
‑
灌封层、16
‑
内触摸屏、17
‑
绝缘螺丝柱、18
‑
进气管、19
‑
电磁阀、20
‑
胶管、21
‑
煤样罐、22
‑
防静电膜、23
‑
时钟模块。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
33.如图1至图4所示，本实用新型公开了一种煤钻屑解吸指标测定装置，包括：外壳6和设置于外壳6内的主电路板12，外壳6可以是用户手持的部分，其能够起到保护包括主电路板12在内的各类电子元器件的作用。其中，所述主电路板12上集成有处理器模块，处理器模块可以采用现有型号的单片机，其具有处理数据、接收/发送指令等功能，其具体结构和原理本文不再赘述。所述主电路板12电连接有微压传感器11和电磁阀19，所述微压传感器
11一端连有进气管18的送气端，另一端连有用于控制所述微压传感器11与大气的相通状态的所述电磁阀19。微压传感器11的电路部分可以采用现有的压力检测电路，在结构上，其具有上下两端，上端用于通过进气管18与封闭的煤样罐21连接，下端连有电磁阀19且具有对应的密闭结构，使得在电磁阀19闭合时，其下端封闭，使得建立了一个由煤样罐21和微压传感器11组成的封闭空间，满足检测δh2数值的必要环境。
34.所述主电路板12还连有电池13和电池保护电路模块14，所述电池13通过所述电池保护电路模块14为所述主电路板12供电，以防止过流。优选的，所述电池保护电路模块14为目前市场上可购买/定制到的保护电路模块，其可以有效控制电流输出，具有过流保护功能。电池13为可充电锂电池，由于充电式不必拆卸外壳6，所以外壳6可以采用具有较好封闭性的结构，避免煤尘进入装置内部。
35.所述外壳6设有与所述主电路板12电连接的显示屏模块，显示屏模块通过主电路板12得电，并能够根据处理器模块指令显示相应内容，例如，危险度提示、δh2数值及其所属的测试钻孔及对应的钻孔深度等。
36.本实用新型公开的煤钻屑解吸指标测定装置在使用时，用户需将煤样罐21与与进气管18连接，使其与微压传感器11相联通，根据检测要求，在三分钟后控制关闭电磁阀19闭合，使得煤样罐21与微压传感器11形成密闭空间，微压传感器11实时检测数据并上传至主电路板12以解析得到当前δh2数值。在两分钟后，获取当前δh2数值作为最终的检测结果。主电路板12可现场设置或预设δh2的临界值，并将最终检测的δh2与临界值比较，若其大于临界值，则判定具有突出危险性，并通过显示屏模块对用户进行提示。
37.在本实用新型的一些实施例中，为保证检测结果的准确可靠，需要严格按照时间轴执行检测，所述主电路板12还集成有时钟模块23，用于根据预设的时间轴控制所述电磁阀19。优选的，主电路板12预设的时间轴主要包括三个时间点，第一个为开始时间点，此时，电磁阀19打开，微压传感器11与大气相通；第二个为检测时间点，例如在开始时间点之后的180秒，主电路板12控制电磁阀19关闭，微压传感器11与煤样罐21形成密闭空间，微压传感器11将检测信号发送至主电路板12，主电路板12解析检测信号得到当前的δh2，该过程中的δh2数值可能是实时变化的；第三个为结束时间点，主电路板12获取并自动记录该时间点对应的δh2数值且不再变化，主电路板12控制电磁阀19打开，以便进行下一次的检测。
38.在本实用新型一些实施例中，如图6所示，所述显示屏模块包括相贴合的外屏4和与内触摸屏16，其中，所述内触摸屏16与所述主电路板12电连接，优选采用液晶触摸屏，不仅能够起到显示图像的作用，还能够取代传统的按键式控制方式，用户通过在触摸屏上点选即可实现与装置的交互。所述外屏4的外侧贴有防静电膜22，优选的，防静电膜22为金属氧化物系填充型防静电薄膜。
39.在本实用新型一些实施例中，所述外壳6为金属外壳6，或者，所述外壳6表面具有导电涂层。两种结构都是的外壳6具有较好的导电性，如图5所示，在用户手持该装置的情况下，煤尘与外壳6摩擦产生的静电可以通过外壳6经人体导向大地，起到快速泄放静电电流的作用。优选的，外壳6上还设有握把5，握把5上设有摩擦纹路，能够提高手持时的摩擦力，不易打滑。
40.在本实用新型的一些实施例中，所述外壳6内还设有：包覆所述电池13和所述电池保护电路模块14灌封层15，其能够起到对电池13的保护作用。优选的，灌封层15将电池13和
电池保护电路模块14整体包覆并固定在外壳6内腔的内壁上。
41.在本实用新型的一些实施例中，如图7所示，为进一步增强主电路板12的防静电性，所述外壳6的内腔设有用于支撑所述主电路板12的绝缘螺丝柱17，使得所述主电路板12与外壳6之间保持一定距离(l1)，进而形成空气隔离层，实现主电路板12的的防静电。
42.在本实用新型的一些实施例中，所述外壳6还设有用于反映检测状态的指示灯组，所述指示灯组与所述主电路板12电连接。优选的，指示灯组包括：第一指示灯1、第二指示灯2和第三指示灯3，分别用于在上述的时间轴的三个时间点亮起，用于提醒用户当前检测的进度。
43.在本实用新型的一些实施例中，主电路板12分别连有usb接口9和485接口10，所述ubs接口还与所述电池保护电路模块14电连接，用于通过usb接口9对可充电的电池13进行充电。485接口10可外接打印机，用于将检测结果传输并打印。
44.在本实用新型的一些实施例中，所述外壳6还设有用于外接煤样罐21的进气口8，进气口8优选呈宝塔形，所述进气管18的进气端与所述进气口8相连。
45.在本实用新型的一些实施例中，所述主电路板12还集成有与所述处理器模块电连接的储存模块。
46.在本实用新型的一些实施例中，所述外壳6还设有总开关7，其用于控制电路板得电。
47.如图8所示，本实用新型还公开了一种煤钻屑解吸指标测定方法，包括：
48.s1：确定临界值；
49.s2：在测试钻孔到达预定深度位置的情况下，开始计时；
50.s3：在煤样罐接入进气管且计时达到第一预定时间的情况下，发出控制指令以关闭电磁阀，使得煤样在封闭空间散发瓦斯；
51.s4：接收微压传感器发送的压力信号以解析得到压力值；
52.s5：基于所述压力值确定δh2数值；
53.s6：在计时达到第二预定时间的情况下，确定当前δh2数值为所述预定深度位置对应的检测值；
54.s7：比较所述临界值与所述检测值，若所述检测值大于所述临界值，则判断具有突出危险性。
55.在本实用新型的一些实施例中，所述步骤s2之前，包括：
56.确定所述测试钻孔对应的若干预定深度位置；
57.所述步骤s7，包括：
58.重复上述步骤s2至s6，直至确定所述测试钻孔的所有预定深度位置对应的检测值；
59.分别比较所述临界值与所述检测值，若至少存在一个检测值大于所述临界值，则判断具有突出危险性。
60.在本实用新型的一些实施例中，所述步骤s2，还包括：
61.在开始计时的情况下，控制所述第一指示灯1亮起；
62.所述步骤s3，还包括：
63.计时达到第一预定时间的情况下，控制所述第二指示灯2亮起；
64.所述步骤s6，还包括：
65.在计时达到第二预定时间的情况下，控制所述第三指示灯3亮起；
66.在确定检测值的情况下，控制所述第一指示灯1、第二指示灯2、第三指示灯3熄灭。
67.在本实用新型的一些实施例中，所述步骤s5，包括：基于以下表达式确定δh2数值：
[0068][0069]
其中，为容积系数，使用配型的煤样罐21及胶管20的总容积为15.70cm3时，容积系数取值为1.0；ρ为水的密度(t/m3)，g为重力加速度(m/s2)，p为所述压力值(pa)。
[0070]
在本实用新型的一些实施例中，还包括步骤s8：通过485接口10向打印机导出所述检测值及对应的判断结果。通过所述usb接口9向pc或外接存储器导出所述检测值及对应的判断结果。
[0071]
本实用新型还公开了一种煤钻屑解吸指标测定评估方法，包括：
[0072]
选定待测的若干测试钻孔；
[0073]
根据上述的煤钻屑解吸指标测定方法分别判断各所述测试钻孔的突出危险性。
[0074]
为便于理解本实用新型，将以如下实施例作为优选方案进行详细说明。
[0075]
如图9所示，首先，按下开关启动装置，内触摸屏16显示logo后启动主界面，主界面中的“测试时间”部分用于显示当前时间。点击“设置临界值”设定δh2值＝200，即临界值，优选的，临界值首次输入后将变为默认值，需要时可以通过主界面中的“设置临界值”更改。
[0076]
用户在主界面中依次输入“煤层编号”、“工作面编号”对应的信息。
[0077]
从“测试钻孔1”开始，预测钻孔到达深度位置为“2m”时，点击“开始”，界面中“计时器”开始从“0”读秒计时，第一指示灯1亮，此时电磁阀19处于开启状态，微压传感器11与大气相通，煤样散发的瓦斯未启动微压传感器11。
[0078]
煤样制备，是将预测钻孔中取出煤样，筛选出1～3mm粒度的10g煤样，放入煤样罐21中并拧紧。将煤样罐21通过胶管20与装置的进气口8连接。
[0079]
当“计时器”为180秒时，此时电磁阀19自动闭合，第二指示灯2亮，煤样散发的瓦斯在封闭空间内产生压力并启动微压传感器11。微压传感器11产生的的压力信号经主电路板12转化成电信号再基于本实用新型公开的表达式，由主电路板12将其处理转化成δh2数值，主界面中“x
1”位置显示δh2数值，且由于微压传感在实时检测，所以δh2数值可能在变化。
[0080]
当“计时器”为300秒时，第三指示灯3亮，此时的“x
1”的数值被自动记录且不再变化，电磁阀19自动开启。深度位置为“2m”部分测定结束，三个指示灯全部熄灭。
[0081]
基于上述流程，同理可得预测钻孔到达深度位置为“4m”、“6m”、“8m”、“10m”时的δh2。δh2数据依次自动记录为“x
2”、“x
3”、“x
4”、“x
5”。如果“x
1”至“x
5”的值中存在一个或一个以上大于临界值，则突出危险性显示“是”，其他情况显示“否”。触控“保存”，“测试钻孔1”的δh2数据及突出危险性测定完成。同理，可根据需要进行“测试钻孔2”、“测试钻孔3”等的测试。
[0082]
用户上井后，将打印机连接485接口10，触控“打印”，数据经打印机输出。将连接usb接口9接连pc或大容量存储器，触控“输出”导出数据。
[0083]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。