CN1053657A - 一种自控排瓦斯的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

一种适用于煤矿的自控排放瓦斯的方法及其设 备为：同时启动控制设备及闭锁回风系统及扇风机电 源，同时根据由两只瓦斯传感器测出的排出风流同全 风压风流会合处和掘进工作面的瓦斯浓度电信号，对 照各自的安全值由电控箱控制排风量调节器自动调 节排风量由小调到大，直至低于各自的安全值，然后 加大至最大排风量，最后解除闭锁，停止控制设备运 行。此方法可靠安全性好，实属国内首创的自控无超 限排放瓦斯方法，控制设备简单，节省操作人员，自动 化程度较高。

Description

本发明涉及一种矿井通风安全防护方法及其设备，特别涉及一种自动控制排除瓦斯的方法及其设备，利用此方法及其设备可将矿井中瓦斯自动排放，控制于安全限。

国内现有排瓦斯方法有两种人工排放方法，其一，敞开局部扇风机部分出风口风筒，以改变进入风筒的风量，达到排放目的;其二，采用“T”型风筒实行短路泄流，由两人分别开、闭“T”型风筒的两个出风口，控制进入矿井工作面的风量，从而达到排放目的。这两种排放方法的共同缺点是依靠人工调节，故操作不便，且易造成风流不稳，出现超量排放，从而导致煤矿矿井中发生重大瓦斯事故。

本发明的主要目的是提供一种安全可靠的自动控制排放煤巷中瓦斯的方法，利用它既能根据规定要求自控调节瓦斯排放量，又能防止不按规定或乱排瓦斯的事故，以实现瓦斯无超限排放。

本发明的另一目的是提供一种实现上述自控排瓦斯方法的设备，依靠该设备的自控运行，可实现瓦斯无超限排放。

实现上述本发明的主要目的的一种自控排放瓦斯方法为：启动控制设备，其中的电控箱按指定程度闭锁回风系统电源及供局部扇风机人控工作的电源（即，使局部扇风机置于控制设备的控制下）;设在排出风流同全风压风流会合处和掘进工作面的两只瓦斯传感器分别同时向电控箱发出各自测得的瓦斯浓度的电信号，如会合处瓦斯浓度在其安全值以上而不大于其控制值，或会合处瓦斯浓度低于其安全值而掘进工作面瓦斯浓度在其安全值以上，电控箱保持排风量调节器由小向大排放量调节;当会合处瓦斯浓度大于其控制值时，电控箱按电信号控制排风量调节器，使由大向小排放量调节;如会合处及掘进工作面瓦斯浓度均低于各自的安全值，电控箱按电信号调节排风量调节器，使调至最大排放量，电控箱自动解除所有闭锁，停止控制设备运行。

实现上述本发明的另一目的的一种自控排放瓦斯设备包括一局部扇风机、一风筒和一套控制设备，其中控制设备包括一可改变进入风筒的风量的、连接于局部扇风机的排风量调节器，两只分别设置于排出风流同全风压风流会合处和掘进工作面的瓦斯浓度传感器，以及一接收传感器发出的电信号后按指令控制排风量调节器的风量调节的电控箱。

下面，参阅有关附图对实施本发明的方法及其设备的实施例作一详尽说明，以便对本发明的工作原理、设备组成及其优点有更具体的了解，其中附图为：

图1，示意表示出本发明的自控排放瓦斯设备的组成及其布置情况;

图2，以框图形式表示控制设备的基本组成及其工作原理;

图3  表示本发明的自控排放瓦斯的方法。

图4，5分别为进、出风口式排风量调节器的安装位置示意图;以及

图6、7为进、出风口式排风量调节器。

如图1所示，在矿巷主风道6和积聚风道7中设置了一套自动控制排放瓦斯的设备，其中局部扇风机1、排风量调节器2（在图中表示了2只，分别为进风口式的和出风口式的，可任选其中一种，以表示两种实施情况）及风筒8相互连接起来，设置于主风道6与积聚风道7的拐角处;在积聚风道7中靠近风筒8出风口处，装有一只掘进工作面瓦斯传感器3，同样，在主风道6中、于排出风流同全风压风流会合处也装有一只瓦斯传感器4;另外，在靠近局部扇风机1及排风量调节器2处设有一电控箱5，该电控箱的主要功能是根据来自两个传感器的电信号发出指令电信号，以控制局部扇风机及排风量调节器的工作状态。

如图2所示，上述瓦斯传感器3，4及电控箱5、排风量调节器2组成上述本发明的自控排放瓦斯设备中的控制设备。现结合图2介绍其各部分组成及相互关系如下：在瓦斯传感器3（瓦斯传感器4的组成也相同，图中不另示出）中，瓦斯测量电桥用来测量掘进工作面瓦斯浓度f₁（瓦斯传感器4用来测量会合处的瓦斯浓度f₂，以下不另详述，同瓦斯传感器3），它将瓦斯浓度值转换为电量，再将此摸拟量经v/f转换器由电压变化转变成频率变化信号而输出。此信号再经输出驱动器增益作远输出信号。另有从v/f转换器直接引出的数字显示器。此外，还设有声光报警电路及设定值判别电路，当瓦斯浓度超过设定值时，会发出声光报警信号。电控箱5中的主要部件是单片微型计算机（CPU），它用来经过输入隔离电路接收来自两只瓦斯传感器3和4的频率信号，经处理通过输出隔离电路发出电信号，以控制排风量调节器的调节。另外，电控箱中还有程序存贮器，用来存放自控排放过程智能调节的程序。类似地，电控箱中也具有显示（工作状态及数字显示器）及报警（报警电路）功能。控制设备的第三部分即排风量调节器2，其中排风量调节器有机电式及调频调速电气式等多种型式，在本发明该实施例中采用的是机电式排风量调节器，而这种排风量调节器又分为进风口式（装于局部扇风机的进风口）和出风口式（装于局部扇风机的出风口）两种。此外，排风量调节器2还包括一排放量指示器，用以将排风量调节器的排放量大小经电控箱5中另一输入隔离电路反馈给CPU，以作出相应处理。排风量调节器2的动力电源采用局部扇风机同一电源。

上述两种排风量调节器在本发明的整套排放瓦斯设备中的安装位置情况表示于图4，5中。如图4所示的一种进风口式排风量调节器2，它安装于进风罩9与风筒8之间，在它的外侧和局部扇风机1相连接。如图5所示的一种出风口式排风量调节器2，它安装于风筒8的中间，1为局部扇风机，9为进风罩。显然，进风口式排风量调节器2是通过控制进入风机的风量达到控制进入风筒的风量的目的;而出风口式排风量调节器2是通过调节进入风筒的风量而将其余部分风量从旁路放出的办法达到调节的目的。因此，目的是一个，手段不同，而达到效果是相同的，所以，在本发明中可任意选用其中一种均可。

这两种排风量调节器的基本结构及其工作原理如下：

如图6所示，这种进风口排风量调节器的基本组成包括一本体21，其基本上呈一两端敞口的圆筒形;一位于本体21内且与本体21固定连接的套筒23，它是一两端开口的圆筒形，其中心重合于本体21的中心。在本体21与套筒23之间的环状空间内有许多活动的类似于照相机中心式快门的调节叶片22，以及一伸出本体21外并依靠中间连接件和这些叶片相联动的拨杆24。如图所示，当将拨杆24转到由双点划线所示之位置时，上述许多调节叶片22各自转动并沿径向向外移开，使在由移开后的诸叶片22的内缘包络形成的一圆孔与上述固定套筒23之间，出现一环状空间区。随着诸叶片的不断向外移开，此空间区愈来愈大，反之则缩小，直至拨杆退回图中实线所示位置时，此空间区不复存在。此空间区别专为流通进风量而设置，可见，拨动拨杆24，即可调节上述排风量大小。拨杆24的移动则靠一接收电控箱发出的电信号而动作的电推杆（图6中未表示，参阅图7）拨动的。

如图7所示，这种出风口式排风量调节器基本上包括;一基本上呈圆筒状的本体31;垂直于本体31并和本体31连通的，还有一圆筒状旁路口34，其出口端为敞口;两片调节叶片32和33，均呈薄圆片状，各自的直径分别略小于本体32、旁路口34的内圆横截面内径，它两依靠相应的转动支撑连接件活动安装于本体32、旁路口34内，并各自位于本体32、旁路口34的内圆横截面的直径上，这样，这两叶片可绕各其的转动支撑件旋转，而它两是同时转动但旋转角的大小却不同，这是靠一设在本体31和旁路口34之外且分别和两叶片的转动支撑件的伸出端相连的电推杆-曲柄组件35实现的。当电推杆35接收到来自电控箱的电信号后，电推杆35向前推动（减小排风量）或向后退回（加大排风量），通过曲柄使本体31内的叶片32转动，与此同时，电推杆35本身绕其固定的支点转动，从而带动旁路口34中的叶片33旋转，以改变从旁路口34泄放出的风量大小，从而达到改变经叶片32从本体31输向上述风筒的排风量的目的。

利用上述本发明这套设备可实施本发明提供的一种自控排瓦斯方法，该方法如下所述：

如图2所示，首先，用电控箱5启动整套设备，与此同时，自动闭锁了回风系统中其它各用电设备的电源，闭锁了局部扇风机1的供人工操作时起作用的电源，使它暂时脱离人工操作以避免此后正常的排瓦斯工作受扰，而使其置于电控箱5的自动控制之中。

接着，电控箱5控制被启动的风量调节器2，使其由小排放量向大排放量调节，逐渐加大经调节器2及风筒8放出的风量。此期间，依靠两传感器4和3分别自动测出排出风流同全风压风流会合处的瓦斯浓度（f₂）及掘进工作面瓦斯浓度（f₁）。

当会合处瓦斯浓度（f₂）在安全值以上而不大于其控制值时，或当会合处瓦斯浓度（f₂）低于安全值而掘进工作面瓦斯浓度（f₁）在安全值以上时，电控箱5根据上述相应信号，控制排风量调节器2，继续使排风量由小逐渐向大调节，直至f₂和f₁分别低于其安全值。根据中华人民共和国煤炭工业部于1986年颁布的《煤矿安全规程》第142条规定，上述会合处瓦斯浓度（f₂）的最高限值以及掘进工作面瓦斯浓度（f₁）的安全值分别为1.5%和1.0%。根据此规定，又考虑到一般矿井中矿巷巷道长短及瓦斯积聚量的多少，加上在经由局部扇风机1、排风量调节器2，风筒8，瓦斯感测器3和4这一控制途径中必定存在（f₂）信号与风量调节之间的一定的不同步（滞后）现象，所以，本发明方法中，将会合处最高瓦斯浓度控制于（即上述控制值为）1.35%，这样就使根据此控制值（瓦斯浓度1.35%）控制后形成于会合处的实际瓦斯浓度最高不会超过1.5%。另外，合会处瓦斯浓度的安全值定为0.5%。

当会合处测得的瓦斯浓度（f₂）大于控制值（1.35%）而有接近其最高限值（1.5%）的趋势时，电控箱5能自动控制排风量调节器2，使其排风量逐渐减小，以使（f₂）降至其安全值（0.5%）与控制值（1.35%）范围内。

当会合处和掘进工作面的瓦斯浓度均低于各自的安全值（即f₂＜0.5%，f₁＜1.0%）时，排放符合要求。此时若排风量调节器2尚未调至最大排放量状态，则电控箱5控制它使调至最大排放量状态，与此同时，电控箱解除对回风系统各用电设备及局部扇风机人工操作的闭锁，并停止控制设备的运行。至此，自控排放瓦斯过程结束。

如煤巷中出现新的不正常情况，则重新启动上述控制设备，即如上述方法进行又一次瓦斯自动排放。

综上所述，使用本发明的自控排放瓦斯方法不但节省操作人员，而且基本实现自动控制无超限排放瓦斯，且安全可靠，这在国内实属同行业中的首创之举。此外，实现该方法的本发明的自控排放瓦斯的设备并不复杂，且自动化程度较高，无超限排放瓦斯控制可靠，具有一定的创造性。

Claims (4)

1、一种自控排放瓦斯方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)启动控制设备，其中的电控箱闭锁回风系统电源及供局部扇风机人控工作的电源；

(2)设在排出风流同全风压风流会合处和掘进工作面的两只瓦斯传感器分别同时向电控箱发出各自测得的瓦斯浓度的电信号，如会合处瓦斯浓度在其安全值以上而不大于其控制值，或会合处瓦斯浓度低于其安全值而掘进工作面瓦斯浓度在其安全值以上，电控箱控制排风量调节器由小向大排放量调节；当会合处瓦斯浓度大于其控制值时，电控箱控制排风量调节器由大向小排放量调节；如会合处及掘进工作面瓦斯浓度均低于各自的安全值，电控箱控制排风量调节器调至最大排放量；

(3)电控箱解除所有闭锁，并停止控制设备运行。

2、一种实施如权利要求1所述方法的自控排放瓦斯设备，包括一局部扇风机1，一风筒8，其特征在于，它还包括一套控制设备，它包括一可改变进入所述风筒8的风量的、连接于所述局部扇风机1的排风量调节器2，两只分别设置于排出风流同全风压风流会合处和掘进工作面的瓦斯浓度传感器4和3，以及一接收所述两传感4和3发出的电信号后，根据电信号大小按指令控制所述排风量调节器2，以使排风量调大或调小的电控箱5。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述排风量调节器2为一安装于所述局部扇风机1的进风侧的进风口式排风量调节器，它包括一两端敞口的圆筒形本体21;一与所述本体21同心地位于所述本体21内且固定连接于所述本体21的、两端敞口的圆筒形固定套筒23;若干位于所述固定套筒23与所述本体21内圆面之间的类似于照相机中心式快门的活动的调节叶片22，它们各自可向着和离开所述套筒23而移动，以及一伸出所述本体21外并通过拨动它和所述诸叶片22相联动的拨杆24。

4、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述排风量调节器2为一安装于所述局部扇风机1的出风侧的出风口式排风量调节器，它包括一基本上为圆筒状的本体31，其上还有一垂直并连通于所述本体31的圆筒形旁路口34;分别位于所述本体31和旁路口34内的、直径均略小于所述本体31和旁路口34内圆横截面内径的薄圆叶片32和33，它两均可绕沿横向垂直于所述本体31和旁路口34的轴线旋转，以及一可同时启动所述两叶片32和33旋转的推杆35。

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