專利名稱：一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流量監(jiān)測(cè)裝置，尤其涉及一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
礦坑涌水一直是井下開(kāi)采重點(diǎn)關(guān)注的安全隱患，對(duì)礦坑涌水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是礦山防排水的必要手段。對(duì)礦坑涌水量的監(jiān)測(cè)手段主要是對(duì)巷道排水溝中水流量的即時(shí)測(cè)量， 礦坑涌水在排水溝中的流動(dòng)為水文學(xué)上的小斷面明渠流動(dòng)?，F(xiàn)有的明渠流量主要采用間接測(cè)量法，在明渠中安裝具有固定斷面的節(jié)流裝置， 對(duì)被測(cè)流體形成約束阻力，從而在節(jié)流裝置的上、下游形成與明渠橫截面上平均流速存在函數(shù)關(guān)系的液位差。如能保證節(jié)流裝置下游出口處的液位不變，則節(jié)流裝置的上游液位即可反映明渠橫截面上的平均流速，進(jìn)而達(dá)到明渠流量測(cè)量的目的。間接測(cè)量法主要通過(guò)差壓式傳感器或超聲波方式測(cè)得水面液位，由于將下游具有自由液面的地點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，過(guò)流斷面水流狀態(tài)屬于堰流，故只需在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上游安裝差壓式傳感器或超聲波探測(cè)裝置即可達(dá)到對(duì)流量測(cè)量的目的。然而巷道排水溝中一般不存在下游具有自由液面的可測(cè)點(diǎn)，同時(shí)由于排水溝內(nèi)空間有限，為保證涌水流動(dòng)順暢，也不可能在溝底筑造人工凸臺(tái)以形成自由液面，因此如果安設(shè)節(jié)流裝置，流過(guò)節(jié)流裝置的水流將變?yōu)殚l孔出流，但現(xiàn)有基于堰流的明渠流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量。井下排水溝中涌水過(guò)流狀態(tài)差異很大，涌水量大小隨不同的季節(jié)和生產(chǎn)時(shí)段而發(fā)生變化，現(xiàn)有固定斷面的節(jié)流裝置無(wú)法適應(yīng)不斷發(fā)生變化的流速以及水位。井下水倉(cāng)需及時(shí)清淤，排水通道并不固定，這就要求測(cè)流裝置具有良好的可移動(dòng)性，現(xiàn)有明渠流量計(jì)體積較大，且安裝后不易進(jìn)行移動(dòng)；同時(shí)由于流量計(jì)需要大量的安裝空間，很難在不影響涌水正常流動(dòng)的前提下，安裝在空間狹小的井下巷道及排水溝中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種測(cè)量精確、適用范圍廣、便于移動(dòng)以及適應(yīng)惡劣環(huán)境的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該測(cè)量裝置由流量計(jì)和流量積算儀兩部分組成。流量計(jì)包括堰板架、插板調(diào)節(jié)槽、堰板插板、傳感器安裝支架、差壓式傳感器、引壓軟管、導(dǎo)水管和標(biāo)尺。堰板架由兩根立式支架和兩根水平支架構(gòu)成，在一根立式支架的上端固定裝有傳感器安裝支架，傳感器安裝支架的上端裝有兩個(gè)差壓式傳感器。該根立式支架的前、后兩側(cè)分別設(shè)置有導(dǎo)水管，兩根引壓軟管的一端分別與兩個(gè)差壓式傳感器的引壓孔對(duì)應(yīng)連接，兩根引壓軟管的另一端分別插入各自對(duì)應(yīng)的導(dǎo)水管的底部。兩根立式支架的上部分別固定有插板調(diào)節(jié)槽，堰板插板通過(guò)插板調(diào)節(jié)槽上的螺栓活動(dòng)固定在堰板架上，立式支架中的一根支架內(nèi)側(cè)垂直地設(shè)有標(biāo)尺。流量積算儀的兩個(gè)輸入信號(hào)接口通過(guò)信號(hào)線與兩個(gè)差壓式傳感器分別連接，流量積算儀置于不銹鋼儀表箱中。所述的兩個(gè)差壓式傳感器安裝在一個(gè)封閉的殼體內(nèi)。所述的堰板架的兩根立式支架和兩根水平支架的內(nèi)側(cè)相互垂直，呈矩形，其中的兩根立式支架內(nèi)側(cè)間的水平距離b = 300 500mm，兩根水平支架內(nèi)側(cè)間的垂直距離h = 600 IOOOmm ；堰板架的兩根立式支架和兩根水平支架的外側(cè)與排水溝的橫截面尺寸相同，呈倒梯形；兩根立式支架的橫截面為變截面，截面為上寬下窄。所述的導(dǎo)水管的管壁上開(kāi)有兩列小孔，每列小孔為8 12個(gè)，每列小孔沿垂直方向的孔間距為40 60mm，每列小孔的直徑為3 5mm，兩列小孔交錯(cuò)布置。所述的插板調(diào)節(jié)槽的安裝位置的水平橫截面為旋轉(zhuǎn)90°的“L”狀，兩個(gè)插板調(diào)節(jié)槽對(duì)稱地固定在堰板架，插板調(diào)節(jié)槽上設(shè)有2 4個(gè)螺孔。所述的標(biāo)尺的安裝高度是零刻度與堰板架的底架內(nèi)側(cè)面平齊。所述的不銹鋼儀表箱的電源線孔、信號(hào)線孔以及箱門之間的縫隙采用橡膠密封墊進(jìn)行密封，不銹鋼儀表箱中放有干燥劑。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將流量計(jì)沿垂直水流方向插入排水溝，堰板架與溝壁緊密接觸；根據(jù)即時(shí)涌水量Q大小調(diào)整間口開(kāi)度e，使堰板插板的底部略高于上游水位高度。當(dāng)水流通過(guò)導(dǎo)水管管壁上的小孔流入導(dǎo)水管內(nèi)，管內(nèi)水位與管外水位保持一致，引壓軟管的一端插入導(dǎo)水管底部，保證差壓式傳感器所測(cè)為靜水壓力；兩根引壓軟管的另一端分別與兩個(gè)差壓式傳感器的引壓孔對(duì)應(yīng)連接，并采用密封膠密封，準(zhǔn)確測(cè)量上、下游液位差A(yù)h。兩個(gè)差壓式傳感器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸至流量積算儀。設(shè)間孔寬度為b 和開(kāi)度為e，利用流量積算儀中的折線修正，按照涌水量β = 2448^ν 9.62ΔΑ的變換關(guān)系將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量值，則實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)點(diǎn)下游無(wú)自由液面礦坑涌水量Q的精確測(cè)量。堰板插板插入插板調(diào)節(jié)槽，并通過(guò)標(biāo)尺和調(diào)節(jié)插板調(diào)節(jié)槽上的螺栓精確調(diào)節(jié)堰板插板的固定高度，改變閘孔開(kāi)度e，以適應(yīng)不同季節(jié)和生產(chǎn)時(shí)段不斷變化的涌水量Q。汛期涌水量Q大時(shí)適當(dāng)調(diào)高閘孔開(kāi)度e，以保證涌水能從閘孔中正常流過(guò)；旱季涌水量Q小時(shí)適當(dāng)降低閘孔開(kāi)度e，以保證出流為閘孔淹沒(méi)出流，提高量測(cè)精度。針對(duì)不同尺寸地排水溝，采取不同閘孔寬度b的流量計(jì)。對(duì)于不同的閘孔寬度b和開(kāi)度e，通過(guò)改變流量積算儀中的滿度修正系數(shù)，實(shí)現(xiàn)將不同閘孔寬度b和開(kāi)度e的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量值，具有廣泛適用性。堰板架體積小，便于攜帶和安裝，無(wú)需對(duì)井下巷道和排水溝進(jìn)行改造，幾乎不占用巷道和排水溝空間，既不影響巷道的正常使用功能，也能保證礦坑涌水的順暢流動(dòng)。流量積算儀安裝在電源獲取方便、光線較好的硐室中，并放置于不銹鋼儀表箱中， 電源線孔、信號(hào)線孔以及箱門之間的縫隙采用橡膠密封墊進(jìn)行密封，不銹鋼儀表箱中放有干燥劑，使流量積算儀不至于暴露在井下潮濕空氣中。因此，本發(fā)明具有測(cè)量精確、適用范圍廣、便于移動(dòng)以及適應(yīng)惡劣環(huán)境的特點(diǎn)；主要用于井下排水溝中礦坑涌水量的實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、記錄、查詢和分析，此外還可用于與礦井環(huán)境相似的隧道、硐室等地下工程涌水量的監(jiān)測(cè)。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A向的剖面示意圖；圖3為圖1的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。實(shí)施例1一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置。該測(cè)量裝置如圖1、圖2和圖3所示，由流量計(jì)和流量積算儀9兩部分組成。流量計(jì)如圖1和圖2所示，包括堰板架1、插板調(diào)節(jié)槽2、堰板插板3、傳感器安裝支架4、差壓式傳感器5、引壓軟管6、導(dǎo)水管7和標(biāo)尺10。堰板架1由兩根立式支架和兩根水平支架構(gòu)成，在一根立式支架的上端固定裝有傳感器安裝支架4，傳感器安裝支架4的上端裝有兩個(gè)差壓式傳感器5。該根立式支架的前、后兩側(cè)分別設(shè)置有導(dǎo)水管7，兩根引壓軟管 6的一端分別與兩個(gè)差壓式傳感器5的引壓孔對(duì)應(yīng)連接，兩根引壓軟管6的另一端分別插入各自對(duì)應(yīng)的導(dǎo)水管7的底部。兩根立式支架的上部分別固定有插板調(diào)節(jié)槽2，堰板插板3 通過(guò)插板調(diào)節(jié)槽2上的螺栓活動(dòng)固定在堰板架1上，立式支架中的一根支架內(nèi)側(cè)垂直地設(shè)有標(biāo)尺10。流量積算儀9的兩個(gè)輸入信號(hào)接口通過(guò)信號(hào)線與兩個(gè)差壓式傳感器5分別連接， 流量積算儀9置于不銹鋼儀表箱8中。在本實(shí)施例中兩個(gè)差壓式傳感器5安裝在一個(gè)封閉的殼體內(nèi)；堰板架1的兩根立式支架和兩根水平支架的內(nèi)側(cè)相互垂直，呈矩形，其中的兩根立式支架內(nèi)側(cè)間的水平距離b = 400mm，兩根水平支架內(nèi)側(cè)間的垂直距離h = 800mm ；堰板架1的兩根立式支架和兩根水平支架的外側(cè)與排水溝的橫截面尺寸相同，呈倒梯形；兩根立式支架的橫截面為變截面，截面為上寬下窄。導(dǎo)水管7的管壁上開(kāi)有兩列小孔，如圖2所示，每列10個(gè)小孔，每列小孔沿垂直方向的孔間距為50mm，每列小孔的直徑為4mm，兩列小孔交錯(cuò)布置；插板調(diào)節(jié)槽2如圖3所示，其安裝位置的水平橫截面為旋轉(zhuǎn)90°的“L”狀，兩個(gè)插板調(diào)節(jié)槽2對(duì)稱地固定在堰板架1，插板調(diào)節(jié)槽2上設(shè)有2 4個(gè)螺孔；標(biāo)尺10的安裝高度如圖2所示零刻度與堰板架1的底架內(nèi)側(cè)面平齊；不銹鋼儀表箱8的電源線孔、信號(hào)線孔以及箱門之間的縫隙采用橡膠密封墊進(jìn)行密封，不銹鋼儀表箱8中放有干燥劑。實(shí)施例2一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置本實(shí)施例每列小孔為8 9個(gè)，每列小孔沿垂直方向的孔間距為40 50mm，每列小孔的直徑為3 4mm，兩列小孔交錯(cuò)布置。兩根立式支架內(nèi)側(cè)間的水平距離b = 300 400mm，兩根水平支架內(nèi)側(cè)間的垂直距離 h = 600 800mm。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例3
一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置所述的導(dǎo)水管7的管壁上開(kāi)有兩列小孔，每列小孔為11 12個(gè)，，每列小孔沿垂直方向的孔間距為50 60mm，每列小孔的直徑為4 5mm，兩列小孔交錯(cuò)布置。兩根立式支架內(nèi)側(cè)間的水平距離b = 400 500mm，兩根水平支架內(nèi)側(cè)間的垂直距離 h = 800 1000mm。其余同實(shí)施例1。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將流量計(jì)沿垂直水流方向插入排水溝，堰板架1 與溝壁緊密接觸；根據(jù)即時(shí)涌水量Q大小調(diào)整閘口開(kāi)度e，使堰板插板3的底部略高于上游水位高度。當(dāng)水流通過(guò)導(dǎo)水管7管壁上的小孔流入導(dǎo)水管7內(nèi)，管內(nèi)水位與管外水位保持一致，引壓軟管6的一端插入導(dǎo)水管7底部，保證差壓式傳感器5所測(cè)為靜水壓力；兩根引壓軟管6的另一端分別與兩個(gè)差壓式傳感器5的引壓孔對(duì)應(yīng)連接，并采用密封膠密封， 準(zhǔn)確測(cè)量上、下游液位差A(yù)h。兩個(gè)差壓式傳感器5將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸至流量積算儀9。設(shè)閘孔寬度為b和開(kāi)度為e，利用流量積算儀9中的折線修正，按照涌水量 Q = 2448W19.62AA的變換關(guān)系將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量值，則實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)點(diǎn)下游無(wú)自由液面礦坑涌水量Q的精確測(cè)量。堰板插板3插入插板調(diào)節(jié)槽2，并通過(guò)標(biāo)尺10和調(diào)節(jié)插板調(diào)節(jié)槽2上的螺栓精確調(diào)節(jié)堰板插板3的固定高度，改變閘孔開(kāi)度e，以適應(yīng)不同季節(jié)和生產(chǎn)時(shí)段不斷變化的涌水量Q。汛期涌水量Q大時(shí)適當(dāng)調(diào)高閘孔開(kāi)度e，以保證涌水能從閘孔中正常流過(guò)；旱季涌水量Q小時(shí)適當(dāng)降低閘孔開(kāi)度e，以保證出流為閘孔淹沒(méi)出流，提高量測(cè)精度。針對(duì)不同尺寸地排水溝，采取不同閘孔寬度b的流量計(jì)。對(duì)于不同的閘孔寬度b和開(kāi)度e，通過(guò)改變流量積算儀9中的滿度修正系數(shù)，實(shí)現(xiàn)將不同閘孔寬度b和開(kāi)度e的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量值，具有廣泛適用性。堰板架1體積小，便于攜帶和安裝，無(wú)需對(duì)井下巷道和排水溝進(jìn)行改造，幾乎不占用巷道和排水溝空間，既不影響巷道的正常使用功能，也能保證礦坑涌水的順暢流動(dòng)。流量積算儀9安裝在電源獲取方便、光線較好的硐室中，并放置于不銹鋼儀表箱8 中，電源線孔、信號(hào)線孔以及箱門之間的縫隙采用橡膠密封墊進(jìn)行密封，不銹鋼儀表箱8中放有干燥劑，使流量積算儀9不至于暴露在井下潮濕空氣中。因此，本發(fā)明具有測(cè)量精確、適用范圍廣、便于移動(dòng)以及適應(yīng)惡劣環(huán)境的特點(diǎn)；主要用于井下排水溝中礦坑涌水量的實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、記錄、查詢和分析，此外還可用于與礦井環(huán)境相似的隧道、硐室等地下工程涌水量的監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該測(cè)量裝置由流量計(jì)和流量積算儀(9)兩部分組成；流量計(jì)包括堰板架(1)、插板調(diào)節(jié)槽( 、堰板插板C3)、傳感器安裝支架(4)、差壓式傳感器(5)、引壓軟管(6)、導(dǎo)水管(7)和標(biāo)尺(10)；堰板架(1)由兩根立式支架和兩根水平支架構(gòu)成，在一根立式支架的上端固定裝有傳感器安裝支架G)，傳感器安裝支架(4)的上端裝有兩個(gè)差壓式傳感器(5)，該根立式支架的前、后兩側(cè)分別設(shè)置有導(dǎo)水管(7)，兩根引壓軟管(6)的一端分別與兩個(gè)差壓式傳感器(5)的引壓孔對(duì)應(yīng)連接，兩根引壓軟管(6)的另一端分別插入各自對(duì)應(yīng)的導(dǎo)水管(7)的底部；兩根立式支架的上部分別固定有插板調(diào)節(jié)槽O)，堰板插板C3)通過(guò)插板調(diào)節(jié)槽( 上的螺栓活動(dòng)固定在堰板架(1)上，立式支架中的一根支架內(nèi)側(cè)垂直地設(shè)有標(biāo)尺(10)；流量積算儀(9)的兩個(gè)輸入信號(hào)接口通過(guò)信號(hào)線與兩個(gè)差壓式傳感器( 分別連接， 流量積算儀(9)置于不銹鋼儀表箱(8)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的兩個(gè)差壓式傳感器 (5)安裝在一個(gè)封閉的殼體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的堰板架(1)的兩根立式支架和兩根水平支架的內(nèi)側(cè)相互垂直，呈矩形，其中的兩根立式支架內(nèi)側(cè)間的水平距 離b = 300 500mm，兩根水平支架內(nèi)側(cè)間的垂直距離h = 600 IOOOmm ；堰板架(1)的兩根立式支架和兩根水平支架的外側(cè)與排水溝的橫截面尺寸相同，呈倒梯形；兩根立式支架的橫截面為變截面，截面為上寬下窄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的導(dǎo)水管(7)的管壁上開(kāi)有兩列小孔，每列小孔為8 12個(gè)，每列小孔沿垂直方向的孔間距為40 60mm，每列小孔的直徑為3 5mm，兩列小孔交錯(cuò)布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的插板調(diào)節(jié)槽O)的安裝位置的水平橫截面為旋轉(zhuǎn)90°的“L”狀，兩個(gè)插板調(diào)節(jié)槽(2)對(duì)稱地固定在堰板架 (1)，插板調(diào)節(jié)槽( 上設(shè)有2 4個(gè)螺孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的標(biāo)尺(10)的安裝高度是零刻度與堰板架(1)的底架內(nèi)側(cè)面平齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的不銹鋼儀表箱(8) 的電源線孔、信號(hào)線孔以及箱門之間的縫隙采用橡膠密封墊進(jìn)行密封，不銹鋼儀表箱(8) 中放有干燥劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦坑涌水量監(jiān)測(cè)裝置。該測(cè)量裝置由流量計(jì)和流量積算儀(9)組成流量計(jì)的堰板架(1)由兩根立式支架和兩根水平支架構(gòu)成，在一根立式支架的上端通過(guò)傳感器安裝支架(4)裝有兩個(gè)差壓式傳感器(5)，兩根引壓軟管(6)的一端分別與兩個(gè)差壓式傳感器(5)的引壓孔對(duì)應(yīng)連接，另一端分別插入各自對(duì)應(yīng)的導(dǎo)水管(7)的底部。兩根立式支架的上部分別固定有插板調(diào)節(jié)槽(2)，堰板插板(3)通過(guò)插板調(diào)節(jié)槽(2)上的螺栓活動(dòng)固定在堰板架(1)上，立式支架中的一根支架內(nèi)側(cè)垂直地設(shè)有標(biāo)尺(10)。流量積算儀(9)的兩個(gè)輸入信號(hào)接口通過(guò)信號(hào)線與兩個(gè)差壓式傳感器(5)分別連接。本發(fā)明具有測(cè)量精確、適用范圍廣、便于移動(dòng)和適應(yīng)惡劣環(huán)境的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F1/36GK102410860SQ20111021077
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者劉艷章, 葉義成, 張紅軍, 柯麗華, 汪益群, 王其虎, 王文杰, 王琴, 蔣瑛 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)