CN104500140A - 一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：它包括瓦斯压力监测装置、钻孔应力监测装置、瓦斯浓度监测装置、若干监测子站、一监测分站和一地面终端。瓦斯压力监测装置设置在巷道其中一帮的第一钻孔内，钻孔应力监测装置设置在巷道另外一帮的第二钻孔内，瓦斯浓度监测装置悬挂设置在巷道顶板上；瓦斯压力监测装置实时监测瓦斯压力信号，并发送到第一监测子站；钻孔应力监测装置实时监测钻孔应力信号，并发送到第二监测子站；瓦斯浓度监测装置实时监测作业空间的瓦斯浓度信号，并发送到第三监测子站；第一、第二、第三监测子站分别通过无线通讯技术将监测信号发送到监测分站，监测分站通过光纤将所有监测信号发送到地面终端。本发明可以广泛应用于煤矿的煤与瓦斯突出和冲击矿压的预测预报。

Description

一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置

技术领域

本发明涉及一种监测装置，特别是关于一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置。

背景技术

近年来我国瓦斯灾害事故控制取得了显著效果，但是随着开采深度加大，高瓦斯突出矿井显著增加，瓦斯治理的难度越来越大，煤矿瓦斯突出灾害监测预警成为煤矿安全生产的重要研究方向。

现有的预防瓦斯灾害方法主要是通过人工测定参数，建立判定模型，人工执行预防措施并进行效果检验，由于该方法主要依赖人工粗放式的监管监察，故存在以下缺点：监测参量少、信息量少、信息准确性低、及时性差，判定危险滞后，判定可靠性对判定者技术管理水平依赖性强，出现危险依赖人工应急处置，处置不当极易引发大的事故等。因而，目前的预防瓦斯灾害方法在程序上、方法上、效果上都难以达到预期目的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种实时动态监控煤层瓦斯压力、煤层钻孔应力和作业空间瓦斯浓度的煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：它包括一瓦斯压力监测装置、一钻孔应力监测装置、一瓦斯浓度监测装置、若干监测子站、一监测分站和一地面终端；所述瓦斯压力监测装置设置在巷道其中一帮的第一钻孔内，所述钻孔应力监测装置设置在所述巷道另外一帮的第二钻孔内，所述瓦斯浓度监测装置悬挂设置在所述巷道顶板上；所述瓦斯压力监测装置实时监测瓦斯压力信号，并发送到第一监测子站；所述钻孔应力监测装置实时监测钻孔应力信号，并发送到第二监测子站；所述瓦斯浓度监测装置实时监测作业空间的瓦斯浓度信号，并发送到第三监测子站；所述第一、第二、第三监测子站分别通过无线通讯技术将监测信号发送到所述监测分站，所述监测分站通过光纤将所有监测信号发送到所述地面终端。

所述瓦斯压力监测装置包括一穿设在所述第一钻孔内的套管，在所述套管外壁上间隔套设有若干封孔胶圈，在所述套管内穿设有一导液管和若干内导气管；所述导液管串联连接各所述封孔胶圈，所述导液管末端连接一手动式乳化液泵，用于向各所述封孔胶圈输送液体封堵所述第一钻孔，使得任意两所述封孔胶圈之间形成密闭的测压室；每一所述测压室内设置一瓦斯压力传感器，且每一所述瓦斯压力传感器连接一内导气管，每一所述内导气管外端分别通过一三通接头连接一外导气管和一压力变送器；每一所述压力变送器的另一端通过光纤与所述第一监测子站连接；各所述外导气管共同连接一氮气瓶，在每一所述外导气管上还设置有一控制阀；所述手动式乳化液泵、压力变送器和氮气瓶均放置于所述第一钻孔外部。

所述钻孔应力监测装置包括若干间隔布置在所述第二钻孔内的钻孔应力感应器，每一所述钻孔应力感应器连接一内导液管，每一所述内导液管外端分别通过一三通接头连接一外导液管和一压力变送器；每一所述压力变送器的另一端通过光纤与所述第二监测子站连接；各所述外导液管共同连接一手动式乳化液泵，在每一所述外导液管上还设置有一控制阀；所述手动式乳化液泵和压力变送器设置在所述第二钻孔外部。

所述瓦斯浓度监测装置包括设置在所述巷道顶板上的一组瓦斯浓度传感器，所述瓦斯浓度传感器通过光纤与第三监测子站连接。

所述手动式乳化液泵、压力变送器和氮气瓶均放置于所述第一钻孔外部的硐室内。

所述封孔胶圈采用长度范围为100mm～200mm的尺寸规格，且各所述封孔胶圈的间隔范围为5m～10m。

所述钻孔应力感应器的间隔采用范围为5m～10m。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用的瓦斯压力监测装置在钻孔内间隔设置多个瓦斯压力传感器，并利用压力变送器将瓦斯压力传感器测量的信号转换为电信号，实现了瓦斯压力的多测点实时动态监测，且测量信息准确性高。2、本发明由于采用的钻孔应力监测装置在钻孔内间隔设置多个钻孔应力感应器，实现了钻孔应力的多测点实时动态监测，测量信息准确性高。3、本发明由于采用瓦斯浓度监测装置实时监测作业空间内的瓦斯浓度，并通过光纤传输到地面终端，信息传送及时。4、本发明由于采用无线通讯技术将监测信号传送到监测分站，监测分站的信息通过光纤传送到地面终端，使得地面终端能够根据更准确、更科学、更迅速的对测量数据进行分析以及瓦斯灾害的危险性程度进行评估。因而，本发明可以广泛应用于煤矿的煤与瓦斯突出和冲击矿压的预测预报。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是图1中瓦斯压力监测装置放大示意图

图3是图1中钻孔应力监测装置和瓦斯浓度监测装置放大示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置包括瓦斯压力监测装置1、钻孔应力监测装置2、瓦斯浓度监测装置3、若干监测子站4、一监测分站5和一地面终端6。瓦斯压力监测装置1设置在巷道7其中一帮岩层内挖设的钻孔8内，钻孔应力监测装置2设置在巷道7另外一帮岩层内挖设的钻孔9内，瓦斯浓度监测装置3悬挂设置在巷道7顶板上。瓦斯压力监测装置1实时监测瓦斯压力信号，并发送到监测子站41；钻孔应力监测装置2实时监测钻孔应力信号，并发送到监测子站42；瓦斯浓度监测装置3实时监测作业空间的瓦斯浓度信号，并发送到监测子站43；各监测子站41、42、43分别通过无线通讯技术将监测信号发送到监测分站5，监测分站5通过光纤将所有监测信号发送到地面终端6。

瓦斯压力监测装置1包括一穿设在钻孔8内的套管10，在套管10外壁上间隔套设有若干封孔胶圈11，在套管10内穿设有一导液管12和若干内导气管13。导液管12串联连接各封孔胶圈11，导液管12末端连接一手动式乳化液泵14，用于向各封孔胶圈11输送液体封堵钻孔8，使得任意两封孔胶圈11之间形成密闭的测压室。每一测压室内设置一瓦斯压力传感器15，且每一瓦斯压力传感器15连接一内导气管13，每一内导气管13外端分别通过一三通接头连接一外导气管16和一压力变送器17；每一压力变送器17的另一端通过光纤与监测子站41连接；各外导气管16共同连接一氮气瓶18，在每一外导气管16上还设置有一控制阀19。手动式乳化液泵14、压力变送器17和氮气瓶18均放置于巷道一帮开挖的硐室中。

钻孔应力监测装置2包括若干间隔布置在钻孔9内的钻孔应力感应器21，每一钻孔应力感应器21连接一内导液管22，每一内导液管22末端分别通过一三通接头连接一外导液管23和一压力变送器24。每一压力变送器24的另一端通过光纤与监测子站42连接；各外导液管23共同连接一手动式乳化液泵25，在每一外导液管23上还设置有一控制阀26。手动式乳化液泵25和压力变送器24设置在钻孔9外部。

瓦斯浓度监测装置3包括设置在巷道7顶板上的一组瓦斯浓度传感器31，瓦斯浓度传感器31通过光纤与监测子站43连接。

上述实施例中，封孔胶圈11可以选用长度范围为100mm～200mm的尺寸规格。各封孔胶圈11的间隔根据实际需要确定，比如采用5m～10m，且第一个瓦斯压力传感器15的布置位置距巷道迎头距离为10～15m。

上述实施例中，钻孔应力感应器21的间距根据实际需要确定，比如采用范围5m～10m。

上述实施例中，钻孔8的直径由封孔胶圈11的直径决定，比如采用范围60mm～80mm；钻孔8的深度由封孔胶圈11和瓦斯压力传感器15的个数决定，比如采用范围50～100m。

上述实施例中，钻孔9的直径由钻孔应力感应器21的直径决定，比如采用范围为40mm～50mm；钻孔9的深度由钻孔应力感应器21的个数决定，比如采用范围为50～100m。

上述实施例中，硐室的长、宽、高由所采用的装置决定，比如采用范围为2～3m。

本发明煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置的使用方法为：

1)瓦斯压力监测装置1的使用方法

首先，启动手动式乳化液泵14，向各封孔胶圈11注入液体，将钻孔8封堵住，使得任意两封孔胶圈11之间形成密闭的测压室。其次，打开其中一外导气管16的控制阀19，启动氮气瓶18通过内导气管13向测压室内加压，使得相应测压室内的瓦斯压力传感器15有一个初始的压力，然后关闭控制阀19。依次打开其他外导气管16上的控制阀19，并启动氮气瓶18向其他各测压室内加压，使得所有瓦斯压力传感器15均有一个初始压力。各瓦斯压力传感器15实时监测相应测压室内的瓦斯压力变化，并通过内导气管13将测得的压力变化传送给相应的压力变送器17。压力变送器17将接收到的瓦斯压力变化的物理信号转换成电信号，并通过光纤传送到监测子站41，监测子站41将接收到的信号通过无线射频技术传送到监测分站5，由监测分站5上传到地面终端6。

2)钻孔应力监测装置2的使用方法

首先，打开其中一外导液管23上的控制阀26，启动手动式乳化液泵25通过内导液管22向钻孔应力感应器21加压，给钻孔应力感应器21一个初始压力，关闭控制阀25。依次打开其他外导液管23上的控制阀26，并启动手动式乳化液泵25向其他各钻孔应力感应器21加压，使得所有钻孔应力感应器21均有一个初始压力。各钻孔应力感应器21实时监测所处位置的钻孔应力的变化，并通过内导液管22传送给相应的压力变送器24。各压力变送器24将接收到的钻孔应力变化的物理信号转换成电信号，并通过光纤传送到监测子站42，监测子站42将接收到的电信号通过无线射频技术传送到监测分站5，由监测分站5上传到地面终端6。

3)瓦斯浓度监测装置3的使用方法

瓦斯浓度传感器3实时监测巷道7迎头瓦斯浓度信号，并通过光纤将采集到的瓦斯浓度信号传送到监测子站43，监测子站43将接收到的信号通过无线射频技术传送到监测分站5，由监测分站5上传到地面终端6。

上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：它包括一瓦斯压力监测装置、一钻孔应力监测装置、一瓦斯浓度监测装置、若干监测子站、一监测分站和一地面终端；所述瓦斯压力监测装置设置在巷道其中一帮的第一钻孔内，所述钻孔应力监测装置设置在所述巷道另外一帮的第二钻孔内，所述瓦斯浓度监测装置悬挂设置在所述巷道顶板上；所述瓦斯压力监测装置实时监测瓦斯压力信号，并发送到第一监测子站；所述钻孔应力监测装置实时监测钻孔应力信号，并发送到第二监测子站；所述瓦斯浓度监测装置实时监测作业空间的瓦斯浓度信号，并发送到第三监测子站；所述第一、第二、第三监测子站分别通过无线通讯技术将监测信号发送到所述监测分站，所述监测分站通过光纤将所有监测信号发送到所述地面终端。

2.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：所述瓦斯压力监测装置包括一穿设在所述第一钻孔内的套管，在所述套管外壁上间隔套设有若干封孔胶圈，在所述套管内穿设有一导液管和若干内导气管；所述导液管串联连接各所述封孔胶圈，所述导液管末端连接一手动式乳化液泵，用于向各所述封孔胶圈输送液体封堵所述第一钻孔，使得任意两所述封孔胶圈之间形成密闭的测压室；每一所述测压室内设置一瓦斯压力传感器，且每一所述瓦斯压力传感器连接一内导气管，每一所述内导气管外端分别通过一三通接头连接一外导气管和一压力变送器；每一所述压力变送器的另一端通过光纤与所述第一监测子站连接；各所述外导气管共同连接一氮气瓶，在每一所述外导气管上还设置有一控制阀；所述手动式乳化液泵、压力变送器和氮气瓶均放置于所述第一钻孔外部。

3.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：所述钻孔应力监测装置包括若干间隔布置在所述第二钻孔内的钻孔应力感应器，每一所述钻孔应力感应器连接一内导液管，每一所述内导液管外端分别通过一三通接头连接一外导液管和一压力变送器；每一所述压力变送器的另一端通过光纤与所述第二监测子站连接；各所述外导液管共同连接一手动式乳化液泵，在每一所述外导液管上还设置有一控制阀；所述手动式乳化液泵和压力变送器设置在所述第二钻孔外部。

4.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：所述瓦斯浓度监测装置包括设置在所述巷道顶板上的一组瓦斯浓度传感器，所述瓦斯浓度传感器通过光纤与第三监测子站连接。

5.如权利要求2所述的一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：所述手动式乳化液泵、压力变送器和氮气瓶均放置于所述第一钻孔外部的硐室内。

6.如权利要求2所述的一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：所述封孔胶圈采用长度范围为100mm～200mm的尺寸规格，且各所述封孔胶圈的间隔范围为5m～10m。

7.如权利要求3所述的一种煤矿瓦斯灾害多参量多测点监测装置，其特征在于：所述钻孔应力感应器的间隔采用范围为5m～10m。