一种用于井下硐室的智能控制系统

1.本发明涉及一般的控制或调节系统，特别涉及一种用于井下硐室的智能控制系统。


背景技术：

2.井下中央变电所一般设在井底车场附近、负荷的中央，与水泵房相连，由于变电所设置在固定的区域，同时变电所在工作时会散发大量的热量，即使通过风力进行散热，但是在小范围内会有一定的温差，导致该区域的岩壁膨胀出现裂隙，若不能及时发现风险，岩体深处的裂隙会对岩壁裂隙有应力作用，使岩壁裂隙持续扩大，在岩体深处的裂隙和岩壁裂隙共同作用下，井下中央变电所所在的硐室失稳，对矿井安全造成威胁，常用的检测方法是通过金属板和位移传感器监测井下变电所的地质结构变化，达到自动监测和预警功能，但是该检测方法检测到地质结构发生变化时，岩壁已经发生位移，虽然能够及时发出警报将人员撤离，但是难以留下足够的时间对硐室进行加固，通过将井下中央变电所散热方法和岩体深处检测信息进行综合考虑，将井下检测到的多个风险信息互补，有利于及时进行风险防控，为此，我们提出一种用于井下硐室的智能控制系统。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种用于井下硐室的智能控制系统，通过将井下主变电所散发的热量进行合理的处理，防止硐室内的井下变电所由于散发的热量导致岩壁膨胀，避免岩壁处产生裂缝，将井下变电所散发的热量由预设深孔和散热管导入岩壁深处，使温度变化分布在大范围内，且温度是逐渐变化的，减少温差对岩体体积的影响；通过对深处的岩层进行提前检测，及时发现岩体深处地质变化以及地下水情况，给硐室加固提供时间，同时设置预设管能够直接使用，对硐室进行快速加固，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于井下硐室的智能控制系统，包括固定安装在井下硐室内的井下变电所、预设深孔和预设管，若干个所述预设深孔均匀开设在硐室两侧和顶部的岩壁内，所述预设深孔的钻孔角度向上倾斜，所述预设深孔的直径从靠近硐室的一端至远离硐室的一端逐渐变小，所述预设管插入预设深孔内部，所述预设管的靠近硐室的一端设置有固定底盘，所述固定底盘固定安装在硐室的内壁，每个所述预设管的内部均设置有散热管，每个所述预设管的上方均设有副循环泵，所述副循环泵固定安装在硐室的内壁，所述井下变电所的两侧分别固定安装有主循环泵和控制箱，所述井下变电所的内部设置有水循环管道。
5.通过以上结构可实现：通过将井下变电所散发的热量由预设深孔和散热管导入岩壁深处，使温度变化分布在大范围内，且温度是逐渐变化的，减少温差对岩体体积的影响，另外预设深孔近处的孔洞直径大于深处的孔洞直径，是由于在近处循环水温度更高，岩体膨胀体积较多，避免由于温度因素导致散热管被挤压，而将预设深孔斜向上设置，能够使散热管内的循环水，温度较高的向上移动，温度传导出去之后温度较低的水下沉，使循环水在
散热管内形成回流，有助于均匀散热，同时开设的预设深孔能够起到泻出部分岩体压力的作用。
6.本发明进一步的改进在于，所述预设管的内壁开设有若干条滑槽，每条所述滑槽均与预设管相平行，所述滑槽的内部滑动安装有限位条，多根所述限位条组成环形，组成环形的所述限位条的内侧设置有检测内管，所述限位条和检测内管之间设置有连接块，所述连接块的一侧与限位条的远离预设管的一侧固定连接，所述连接块的另一侧与检测内管的外壁固定连接，所述预设管和限位条的内部均开设有通孔，所述预设管和限位条上的通孔在工作时对齐，所述散热管固定安装在检测内管的内部，所述散热管的位于检测内管外侧的一端固定安装有电控阀门。
7.通过以上结构可实现：将限位条插入滑槽用于对通孔进行定位，使预设管和限位条上的通孔能够对齐，电控阀门能够根据散热情况控制循环水进入散热管。
8.本发明进一步的改进在于，所述限位条的靠近检测内管的一侧固定安装有固定环，所述固定环位于通孔的外侧，所述固定环的远离限位条的一端固定安装有压块，每个压块的下方均设置有环形导线，所述环形导线固定安装在检测内管的外壁，每根所述环形导线之间的间距相同，每根所述环形导线的外侧均设置有弧形保护壳，所述弧形保护壳固定安装在检测内管的外壁，所述弧形保护壳的最高点与压块的底部固定连接，所述弧形保护壳的底部固定安装有切刀，所述切刀的刀头贴紧环形导线，弧形保护壳使用橡胶材质。
9.通过以上结构可实现：弧形保护壳起到保护环形导线的作用，避免环形导线与外界接触，能够防爆、防触电和防潮，确保煤矿供电安全，当岩体深处地质结构发生变化时，会挤压预设管，预设管变形会带动固定环和压块向下移动，压块移动的过程中挤压弧形保护壳，弧形保护壳变形时切刀会将环形导线切断，环形导线切断后对应的led检测灯熄灭，以此快速发现深处的地质变化，给工作人员对硐室进行加固提供更多的时间。
10.本发明进一步的改进在于，所述压块的内部开设有下流通道，所述下流通道的内部固定安装有拦网，所述弧形保护壳的内部开设有导流孔，所述检测内管的管壁内开设有地下水导流腔，所述导流孔的一端与下流通道相连通，所述导流孔的另一端与地下水导流腔相连通，同一列的所述导流孔与同一根地下水导流腔相连通。
11.通过以上结构可实现：预设管与预设深孔贴紧，当岩体深处的裂隙发展到与地下水连通时，地下水会通过通孔进入预设管内，固定环用于防止地下水进入检测内管外侧，与环形导线接触导致漏电，接着地下水通过下流通道进入导流孔，设置的拦网用于过滤地下水中的杂质，以免在压块挤压弧形保护壳时，将杂质将弧形保护壳划破，导致环形导线与水接触漏电，造成危险，地下水接着从导流孔进入地下水导流腔，地下水导流腔内的地下水会进入环形观察室，不同的地下水导流腔用于判断岩体地下水泄露的大致方位。
12.本发明进一步的改进在于，所述固定底盘的内部固定安装有led检测灯和环形观察室，每个所述led检测灯均与对应的环形导线固定连接，所述环形导线的另一端与电源固定连接，所述环形观察室的内部设有多个观测孔，每个所述观测孔均与对应的地下水导流腔相连通，所述固定底盘的圆心处开设有插入孔，所述插入孔的直径与散热管的外径相匹配，所述固定底盘的两侧均安装有固定块，所述固定块的内部开设有螺纹腔，所述控制箱用于实时检测led检测灯的亮度和环形观察室内是否存在液体。
13.通过以上结构可实现：通过观察led检测灯是否亮灯和环形观察室内是否存在液
体来判断岩体是否发生地质变化和地下水泄露，在检测到岩体深处出现地下水泄露或岩体深处应力过大产生裂缝时，控制箱发出警报，维修人员进入硐室，通过观看灭灯的led检测灯大致判断出地质变化的距离，通过观看环形观察室中有水的观察孔大致判断出地下水泄露的方向，然后将固定底盘上的环形观察室拆下，然后将限位条和检测内管抽出，固定底盘剩下的部分仍能对预设管进行固定，直接向预设管内灌浆，可以快速的对硐室进行加固。
14.本发明进一步的改进在于，所述主循环泵的输出端与井下变电所内部的水循环管道相连通，所述副循环泵的输入端与井下变电所内部的水循环管道相连通，所述副循环泵的输出端与对应的散热管相连通。
15.通过以上结构可实现：主循环泵将硐室旁边水泵房内的水输入水循环管道，对井下变电所进行降温，副循环泵将水循环管道内的热水抽入散热管内，然后关闭电动阀门，当散热管内的水温降到一定的程度，开启电动阀门，将冷水排回水泵房，重复上述步骤；另外当岩壁深处发生地质变化，控制箱直接控制电动阀门开启，将散热管内的水排出，避免地质变化较大，将散热管挤压炸裂，使循环水溢出，导致井下发生危险。
16.一种用于井下硐室的智能控制系统的使用方法，具体使用步骤如下：步骤一，在井下变电所所在的硐室开设预设深孔和预设管，通过排风扇将硐室内的热量散发部分，启动主循环泵和副循环泵对井下变电所进行降温，将井下变电所散发的热量由预设深孔和散热管导入岩壁深处，使温度变化分布在大范围内，且温度是逐渐变化的，减少温差对岩体体积的影响；步骤二，当岩体深处地质结构发生变化时，会挤压预设管，预设管变形会带动固定环和压块向下移动，压块移动的过程中挤压弧形保护壳，弧形保护壳变形时切刀会将环形导线切断，环形导线切断后对应的led检测灯熄灭，以此快速发现深处的地质变化，给工作人员对硐室进行加固提供更多的时间；步骤三，当岩体深处的裂隙发展到与地下水连通时，地下水会通过通孔进入预设管内，地下水通过下流通道进入导流孔，拦网过滤地下水中的杂质，地下水接着从导流孔进入地下水导流腔，地下水导流腔内的地下水会进入环形观察室，不同的地下水导流腔用于判断岩体地下水泄露的大致方位；步骤四，在检测到岩体深处出现地下水泄露或岩体深处应力过大产生裂缝时，控制箱发出警报并直接控制电动阀门开启，将散热管内的水排出，避免地质变化较大，将散热管挤压炸裂，使循环水溢出，导致井下发生危险，维修人员进入硐室，将固定底盘上的环形观察室拆下，然后将限位条和检测内管抽出，固定底盘剩下的部分仍能对预设管进行固定，直接向预设管内灌浆，可以快速的对硐室进行加固。
17.与现有技术相比，本发明通过将井下变电所散发的热量进行合理的处理，防止硐室内的井下变电所由于散发的热量导致岩壁膨胀，避免岩壁处产生裂缝，将井下变电所散发的热量由预设深孔和散热管导入岩壁深处，使温度变化分布在大范围内，且温度是逐渐变化的，减少温差对岩体体积的影响，另外预设深孔近处的孔洞直径大于深处的孔洞直径，是由于在近处循环水温度更高，岩体膨胀体积较多，避免由于温度因素导致散热管被挤压，而将预设深孔斜向上设置，能够使散热管内的循环水，温度较高的向上移动，温度传导出去之后温度较低的水下沉，使循环水在散热管内形成回流，有助于均匀散热，同时开设的预设深孔能够起到泻出部分岩体压力的作用。
18.与现有技术相比，本发明通过对深处的岩层进行提前检测，及时发现岩体深处地质变化以及地下水情况，给硐室加固提供时间，同时设置预设管能够直接使用，对硐室进行快速加固，弧形保护壳起到保护环形导线的作用，避免环形导线与外界接触，能够防爆、防触电和防潮，确保煤矿供电安全，当岩体深处地质结构发生变化时，会挤压预设管，预设管变形会带动固定环和压块向下移动，压块移动的过程中挤压弧形保护壳，弧形保护壳变形时切刀会将环形导线切断，环形导线切断后对应的led检测灯熄灭，以此快速发现深处的地质变化，给工作人员对硐室进行加固提供更多的时间，当岩体深处的裂隙发展到与地下水连通时，地下水会通过通孔进入预设管内，固定环用于防止地下水进入检测内管外侧，与环形导线接触导致漏电，接着地下水通过下流通道进入导流孔，设置的拦网用于过滤地下水中的杂质，以免在压块挤压弧形保护壳时，将杂质将弧形保护壳划破，导致环形导线与水接触漏电，造成危险，地下水接着从导流孔进入地下水导流腔，地下水导流腔内的地下水会进入环形观察室，不同的地下水导流腔用于判断岩体地下水泄露的大致方位，在取出限位条和检测内管后，直接向预设管内灌浆，可以快速的对硐室进行加固，通过将井下检测到的多个风险信息互补，使多种不同的信息交互，得到丰富特征信息，以利于及时进行风险防控。
附图说明
19.图1为本发明一种用于井下硐室的智能控制系统的整体布置示意图；图2为本发明一种用于井下硐室的智能控制系统的预设管剖视示意图；图3为本发明一种用于井下硐室的智能控制系统的图2中a的放大示意图；图4为本发明一种用于井下硐室的智能控制系统的固定底盘结构示意图。
20.图中：1、预设深孔；2、预设管；3、固定底盘；4、副循环泵；5、井下变电所；6、主循环泵；7、控制箱；8、限位条；9、连接块；10、检测内管；11、通孔；12、散热管；13、电控阀门；14、固定环；15、压块；16、下流通道；17、拦网；18、环形导线；19、弧形保护壳；20、切刀；21、导流孔；22、地下水导流腔；23、固定块；24、环形观察室；25、led检测灯；26、插入孔；27、滑槽。
具体实施方式
21.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1如图1和图2所示，一种用于井下硐室的智能控制系统，包括固定安装在井下硐室内的井下变电所5、预设深孔1和预设管2，若干个预设深孔1均匀开设在硐室两侧和顶部的岩壁内，预设深孔1的钻孔角度向上倾斜，预设深孔1的直径从靠近硐室的一端至远离硐室的一端逐渐变小，预设管2插入预设深孔1内部，预设管2的靠近硐室的一端设置有固定底盘3，固定底盘3固定安装在硐室的内壁，每个预设管2的内部均设置有散热管12，每个预设管2的上方均设有副循环泵4，副循环泵4固定安装在硐室的内壁，井下变电所5的两侧分别固定
安装有主循环泵6和控制箱7，井下变电所5的内部设置有水循环管道。
23.预设管2的内壁开设有若干条滑槽27，每条滑槽27均与预设管2相平行，滑槽27的内部滑动安装有限位条8，多根限位条8组成环形，组成环形的限位条8的内侧设置有检测内管10，限位条8和检测内管10之间设置有连接块9，连接块9的一侧与限位条8的远离预设管2的一侧固定连接，连接块9的另一侧与检测内管10的外壁固定连接，预设管2和限位条8的内部均开设有通孔11，预设管2和限位条8上的通孔11在工作时对齐，散热管12固定安装在检测内管10的内部，散热管12的位于检测内管10外侧的一端固定安装有电控阀门13。
24.主循环泵6的输出端与井下变电所5内部的水循环管道相连通，副循环泵4的输入端与井下变电所5内部的水循环管道相连通，副循环泵4的输出端与对应的散热管12相连通。
25.通过采用上述技术方案：通过将井下主变电所散发的热量进行合理的处理，防止硐室内的井下变电所5由于散发的热量导致岩壁膨胀，避免岩壁处产生裂缝，将井下变电所5散发的热量由预设深孔1和散热管12导入岩壁深处，使温度变化分布在大范围内，且温度是逐渐变化的，减少温差对岩体体积的影响，另外预设深孔1近处的孔洞直径大于深处的孔洞直径，是由于在近处循环水温度更高，岩体膨胀体积较多，避免由于温度因素导致散热管12被挤压，而将预设深孔1斜向上设置，能够使散热管12内的循环水，温度较高的向上移动，温度传导出去之后温度较低的水下沉，使循环水在散热管12内形成回流，有助于均匀散热，同时开设的预设深孔1能够起到泻出部分岩体压力的作用。
26.实施例2如图1-图4所示，一种用于井下硐室的智能控制系统，包括固定安装在井下硐室内的井下变电所5、预设深孔1和预设管2，若干个预设深孔1均匀开设在硐室两侧和顶部的岩壁内，预设深孔1的钻孔角度向上倾斜，预设深孔1的直径从靠近硐室的一端至远离硐室的一端逐渐变小，预设管2插入预设深孔1内部，预设管2的靠近硐室的一端设置有固定底盘3，固定底盘3固定安装在硐室的内壁，每个预设管2的内部均设置有散热管12，每个预设管2的上方均设有副循环泵4，副循环泵4固定安装在硐室的内壁，井下变电所5的两侧分别固定安装有主循环泵6和控制箱7，井下变电所5的内部设置有水循环管道。
27.预设管2的内壁开设有若干条滑槽27，每条滑槽27均与预设管2相平行，滑槽27的内部滑动安装有限位条8，多根限位条8组成环形，组成环形的限位条8的内侧设置有检测内管10，限位条8和检测内管10之间设置有连接块9，连接块9的一侧与限位条8的远离预设管2的一侧固定连接，连接块9的另一侧与检测内管10的外壁固定连接，预设管2和限位条8的内部均开设有通孔11，预设管2和限位条8上的通孔11在工作时对齐，散热管12固定安装在检测内管10的内部，散热管12的位于检测内管10外侧的一端固定安装有电控阀门13。
28.限位条8的靠近检测内管10的一侧固定安装有固定环14，固定环14位于通孔11的外侧，固定环14的远离限位条8的一端固定安装有压块15，每个压块15的下方均设置有环形导线18，环形导线18固定安装在检测内管10的外壁，每根环形导线18之间的间距相同，每根环形导线18的外侧均设置有弧形保护壳19，弧形保护壳19固定安装在检测内管10的外壁，弧形保护壳19的最高点与压块15的底部固定连接，弧形保护壳19的底部固定安装有切刀20，切刀20的刀头贴紧环形导线18，弧形保护壳19使用橡胶材质。
29.压块15的内部开设有下流通道16，下流通道16的内部固定安装有拦网17，弧形保
护壳19的内部开设有导流孔21，检测内管10的管壁内开设有地下水导流腔22，导流孔21的一端与下流通道16相连通，导流孔21的另一端与地下水导流腔22相连通，同一列的导流孔21与同一根地下水导流腔22相连通。
30.固定底盘3的内部固定安装有led检测灯25和环形观察室24，每个led检测灯25均与对应的环形导线18固定连接，环形导线18的另一端与电源固定连接，环形观察室24的内部设有多个观测孔，每个观测孔均与对应的地下水导流腔22相连通，固定底盘3的圆心处开设有插入孔26，插入孔26的直径与散热管12的外径相匹配，固定底盘3的两侧均安装有固定块23，固定块23的内部开设有螺纹腔，控制箱7用于实时检测led检测灯25的亮度和环形观察室24内是否存在液体。
31.主循环泵6的输出端与井下变电所5内部的水循环管道相连通，副循环泵4的输入端与井下变电所5内部的水循环管道相连通，副循环泵4的输出端与对应的散热管12相连通。
32.通过采用上述技术方案：通过对深处的岩层进行提前检测，及时发现岩体深处地质变化以及地下水情况，给硐室加固提供时间，同时设置预设管2能够直接使用，对硐室进行快速加固，弧形保护壳19起到保护环形导线18的作用，避免环形导线18与外界接触，能够防爆、防触电和防潮，确保煤矿供电安全，当岩体深处地质结构发生变化时，会挤压预设管2，预设管2变形会带动固定环14和压块15向下移动，压块15移动的过程中挤压弧形保护壳19，弧形保护壳19变形时切刀20会将环形导线18切断，环形导线18切断后对应的led检测灯25熄灭，以此快速发现深处的地质变化，给工作人员对硐室进行加固提供更多的时间，当岩体深处的裂隙发展到与地下水连通时，地下水会通过通孔11进入预设管2内，固定环14用于防止地下水进入检测内管10外侧，与环形导线18接触导致漏电，接着地下水通过下流通道16进入导流孔21，设置的拦网17用于过滤地下水中的杂质，以免在压块15挤压弧形保护壳19时，将杂质将弧形保护壳19划破，导致环形导线18与水接触漏电，造成危险，地下水接着从导流孔21进入地下水导流腔22，地下水导流腔22内的地下水会进入环形观察室24，不同的地下水导流腔22用于判断岩体地下水泄露的大致方位，在取出限位条8和检测内管10后，直接向预设管2内灌浆，可以快速的对硐室进行加固，通过将井下检测到的多个风险信息互补，使多种不同的信息交互，得到丰富特征信息，以利于及时进行风险防控。
33.需要说明的是，本发明为一种用于井下硐室的智能控制系统，在使用时，首先，在井下变电所5所在的硐室开设预设深孔1和预设管2，通过排风扇将硐室内的热量散发部分，启动主循环泵6和副循环泵4对井下变电所5进行降温，将井下变电所5散发的热量由预设深孔1和散热管12导入岩壁深处，使温度变化分布在大范围内，且温度是逐渐变化的，减少温差对岩体体积的影响，其次，当岩体深处地质结构发生变化时，会挤压预设管2，预设管2变形会带动固定环14和压块15向下移动，压块15移动的过程中挤压弧形保护壳19，弧形保护壳19变形时切刀20会将环形导线18切断，环形导线18切断后对应的led检测灯25熄灭，以此快速发现深处的地质变化，给工作人员对硐室进行加固提供更多的时间，再者，当岩体深处的裂隙发展到与地下水连通时，地下水会通过通孔11进入预设管2内，地下水通过下流通道16进入导流孔21，拦网17过滤地下水中的杂质，地下水接着从导流孔21进入地下水导流腔22，地下水导流腔22内的地下水会进入环形观察室24，不同的地下水导流腔22用于判断岩体地下水泄露的大致方位，最后，在检测到岩体深处出现地下水泄露或岩体深处应力过大
产生裂缝时，控制箱7发出警报并直接控制电动阀门开启，将散热管12内的水排出，避免地质变化较大，将散热管12挤压炸裂，使循环水溢出，导致井下发生危险，维修人员进入硐室，将固定底盘3上的环形观察室24拆下，然后将限位条8和检测内管10抽出，固定底盘3剩下的部分仍能对预设管2进行固定，直接向预设管2内灌浆，可以快速的对硐室进行加固。
34.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。