CN103285541B - 一种煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统及方法，特别适用于煤矿具有瓦斯、煤尘产生的作业场所以及储煤仓瓦斯煤尘聚集区等易发生火灾及爆炸灾害的空间的监控、预警及主动惰化抑制。系统通过作业环境气体组分、粉尘浓度、环境温度及光电信号等多种参数的主动监测与综合评价，获得环境空间爆炸危险程度的定量评价，为抑爆执行机构的动作执行提供理论判据。由于本发明实现了通过对作业空间瓦斯煤尘环境参数的实时监测与爆炸危险程度的超前定量判定，在爆炸灾害发生之前就能够积极主动的采取有效的抑爆技术措施，提高了抑爆成功执行的概率。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统及方法，尤其适用于煤矿采掘、加工作业场所、储煤仓等含瓦斯煤尘空间的爆炸危险性的监测、评价及主动惰化抑爆。
背景技术
煤矿井下的作业过程特别是煤矿井下的掘进工作面、采煤工作面以及瓦斯抽放钻孔施工的钻场等大多都伴随着瓦斯的释放以及大量煤尘的产生，在井下煤仓以及煤炭加工场所的煤仓的上部空间也往往属于瓦斯煤尘共同聚集的空间。当瓦斯煤尘的混合物达到一定浓度的情况下，若有点火源则极易引起瓦斯煤尘混合物的爆炸。
当前对于瓦斯煤尘爆炸灾害的防治如隔爆水袋、隔爆岩粉棚等多属于被动式的抑爆措施，即通过爆炸冲击波的作用使得水袋中的水雾化或使得岩粉分散开来用于抑爆，但其被动的技术措施效果极不理想。专利（CN102168559A）公开了一种“主动抑爆型采煤机”，通过监测采煤机截齿与岩石碰撞的火花，在瓦斯爆炸的初期做出抑爆反应。与传统隔爆水袋等方法相比，提高了成功抑爆的可能性，但仍属于爆炸发生后的紧急的补救技术措施，即其抑爆的“主动性”依然较弱，同时其对抑爆机构的执行动作速率要求极高，否则难以在爆炸传输的瞬间达到抑爆的目的。
截至目前，积极主动的对作业空间瓦斯煤尘的爆炸灾害采取有效的抑爆技术措施，减小爆炸灾害的危害，一直都是煤矿安全所亟待解决的难题。
发明内容
技术问题：本发明的目的就是要克服已有技术中的不足之处，提供一种煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统及方法，通过对作业空间瓦斯煤尘环境参数的实时监测与爆炸危险程度的定量判定，从而在爆炸灾害发生之前就能够积极主动的采取有效的抑爆措施。
技术方案：本发明的煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统，包括依次连接的抑爆剂加注控制阀、I逆止阀、高压蓄能储罐、II逆止阀、高速电磁阀；所述的高压蓄能储罐上安装有储罐压力传感器；所述的储罐压力传感器的信号线与中央控制单元相连；所述的高速电磁阀的控制线与中央控制单元相连；所述的高速电磁阀的出口并列连接有若干灭火抑爆集成终端；所述的灭火抑爆集成终端由抑爆剂喷洒装置与传感器集成终端所构成；所述的传感器集成终端信号线均与中央控制单元相连。
所述的抑爆剂喷洒装置是由若干个喷头阵列组合而成；所述的传感器集成终端包括传感器终端集线器、依次并列连接于传感器终端集线器上的多组分气体传感器、温度传感器、光电传感器、粉尘浓度传感器及警报器。
使用上述系统实现煤矿作业场所主动式灭火抑爆方法，包括以下步骤：
a．作业场所空间环境参数的实时采集：将传感器集成终端和抑爆剂喷洒装置设置在作业场所内，通过传感器集成终端实时采集作业场所空间内的CH4、O2、CO、CO2四种气体的浓度、环境温度、湿度、风速及粉尘浓度的参数；
b．作业场所空间环境参数的实时上传：由传感器集成终端将实时采集到的作业场所空间环境参数经传感器终端集线器汇总后由信号传输与控制线束集中上传给中央控制单元；
c．作业场所空间环境爆炸危险状态的实时判定：通过中央控制单元对采集到的空间环境参数、光电信号按设定的逻辑关系判定作业场所的爆炸危险状态；
d．抑爆系统动作执行：当判定所在作业场所的空间环境具有爆炸危险时，中央控制单元控制高速电磁阀执行动作，启动抑爆剂喷洒装置喷射抑爆剂对作业场所进行惰化抑爆，同进通过警报器现场发出警报提醒。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能通过作业环境气体组分的浓度、粉尘浓度、环境温度及光电信号等多种参数的主动监测与综合评价，获得环境空间爆炸危险程度的定量评价，为抑爆执行机构的动作执行提供理论的判据。由于通过对作业空间瓦斯煤尘环境参数的实时监测与爆炸危险程度的超前定量判定，在爆炸灾害发生之前就能够积极主动的采取有效的抑爆技术措施，提高了抑爆成功执行的概率。其结构简单，操作方便，安全可靠，使用效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的系统构示意图；
图2为本发明系统的传感器集成终端构示意图；
图3为本发明系统执行与判定的逻辑框图。
图中：1–抑爆剂加注控制阀，2–I逆止阀，3–高压蓄能储罐，4–储罐压力传感器，5–中央控制单元，6–II逆止阀，7–高速电磁阀，8–信号传输与控制线束，9–灭火抑爆集成终端，10–抑爆剂喷洒装置，11–传感器集成终端，12–多组分气体传感器，13–温度传感器，14–光电传感器，15–粉尘浓度传感器，16–警报器，17–传感器终端集线器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统，主要由依次连接的抑爆剂加注控制阀1、I逆止阀2、高压蓄能储罐3、II逆止阀6、高速电磁阀7构成；所述的高压蓄能储罐3上安装有储罐压力传感器4；所述的储罐压力传感器4的信号线与中央控制单元5相连；所述的高速电磁阀7的控制线与中央控制单元5相连；所述的高速电磁阀7的出口并列连接若干灭火抑爆集成终端9，灭火抑爆集成终端9根据现场实际情况设定，图1中为4组；所述的灭火抑爆集成终端9由抑爆剂喷洒装置10与传感器集成终端11构成；所述灭火抑爆集成终端9中的传感器集成终端11的信号线均与中央控制单元5相连；所述的抑爆剂喷洒装置10是由若干个喷头阵列组合所构成；所述的传感器集成终端11包括并列连接于传感器终端集线器17上的多组分气体传感器12、温度传感器13、光电传感器14、粉尘浓度传感器15及警报器16所组成，如图2所示。所述的多组分气体传感器12可同时在线监测甲烷CH4、氧气O2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2四种气体的浓度。
由上述系统实现的煤矿作业场所主动式灭火抑爆方法，包括以下步骤：
1）作业场所空间环境参数的实时采集：将传感器集成终端11和抑爆剂喷洒装置10设置在作业场所内，通过传感器集成终端11实时采集作业场所空间环境参数包括甲烷CH4、氧气O2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2四种气体的浓度、环境温度、湿度、风速及粉尘浓度；
2）作业场所空间环境参数的实时上传：由传感器集成终端11将实时采集到的作业场所空间环境参数经传感器终端集线器17汇总后由信号传输与控制线束8集中上传于中央控制单元5；
3）作业场所空间环境爆炸危险状态的实时判定：通过中央控制单元5对采集到的空间环境参数、光电信号按设定的逻辑关系判定作业场所的爆炸危险状态，如图3所示，
当空间环境参数达到设定的爆炸临界值时，有或无光电信号，均执行抑爆动作；当空间环境参数未达到设定的爆炸临界值时，系统再进一步判断空间有无火花等所产生的光电信号，若有光电信号出现则执行抑爆动作，若无光电信号，则系统重新对空间环境参数的危险性进行下一轮的判断；
4）抑爆系统动作执行：当判定所在作业场所的空间环境具有爆炸危险时，中央控制单元5控制高速电磁阀7执行动作，由抑爆剂喷洒装置10喷射抑爆剂对作业场所进行惰化抑爆，由警报器16现场发出警报提醒。
Claims (2)
1.一种煤矿作业场所主动式灭火抑爆系统，其特征在于：它包括依次连接的抑爆剂加注控制阀（1）、I逆止阀（2）、高压蓄能储罐（3）、II逆止阀（6）、高速电磁阀（7）；所述的高压蓄能储罐（3）上安装有储罐压力传感器（4）；所述的储罐压力传感器（4）的信号线与中央控制单元（5）相连；所述的高速电磁阀（7）的控制线与中央控制单元（5）相连；所述的高速电磁阀（7）的出口并列连接有若干灭火抑爆集成终端（9）；所述的灭火抑爆集成终端（9）由抑爆剂喷洒装置（10）与传感器集成终端（11）所构成；所述的传感器集成终端（11）信号线均与中央控制单元（5）相连；所述的抑爆剂喷洒装置（10）是由若干个喷头阵列组合而成；所述的传感器集成终端（11）包括传感器终端集线器（17）、依次并列连接于传感器终端集线器（17）上的多组分气体传感器（12）、温度传感器（13）、光电传感器（14）、粉尘浓度传感器（15）及警报器（16）。
2.一种使用权利要求1所述系统的煤矿作业场所主动式灭火抑爆方法，其特征在于，包括以下步骤：
a．作业场所空间环境参数的实时采集：将传感器集成终端（11）和抑爆剂喷洒装置（10）设置在作业场所内，通过传感器集成终端（11）实时采集作业场所空间内的CH4、O2、CO、CO2四种气体的浓度、环境温度、湿度、风速及粉尘浓度的参数；
b．作业场所空间环境参数的实时上传：由传感器集成终端（11）将实时采集到的作业场所空间环境参数经传感器终端集线器（17）汇总后由信号传输与控制线束（8）集中上传给中央控制单元（5）；
c．作业场所空间环境爆炸危险状态的实时判定：通过中央控制单元（5）对采集到的空间环境参数、光电信号按设定的逻辑关系判定作业场所的爆炸危险状态；
d．抑爆系统动作执行：当判定所在作业场所的空间环境具有爆炸危险时，中央控制单元（5）控制高速电磁阀（7）执行动作，启动抑爆剂喷洒装置（10）喷射抑爆剂对作业场所进行惰化抑爆，同进通过警报器（16）现场发出警报提醒。
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