CN108196030A - 一种瓦斯突出参数仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓦斯突出参数仪，包括煤样罐和手持式检测仪，所述煤样罐包括罐体、煤样杯、煤样罐旋钮、煤样罐盖、出气口，所述煤样杯放置于罐体内，罐体的顶部设有煤样罐盖，煤样罐盖中部设有煤样罐旋钮，罐体下部的一侧设有出气口；手持式检测仪设有CPU，显示屏、状态指示灯、蜂鸣器、开机按键、充电口、打印上传通讯接口、电池均与CPU连接，电池为各部件提供电能；手持式检测仪的一侧设有进气口，进气口通过连接胶管与煤样罐的出气口连接，且进气口处设有瓦斯传感器，瓦斯传感器与CPU连接。测定的所有数据都可存储、显示、打印，功能强、体积小、重量轻、操作简单、性能可靠，是防止煤与瓦斯突出灾害不可缺少的一种设备。

Description

一种瓦斯突出参数仪

技术领域

本发明涉及安全监测领域，具体涉及一种瓦斯突出参数仪。

背景技术

植物在成煤过程中生成的大量气体，煤矿瓦斯又称煤层气，主要成分是甲烷。瓦斯爆炸是一种热一链式反应。当爆炸混合物吸收引火源给予的热能后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。当其在空气中的浓度超过55%时，能使人很快窒息死亡，是煤矿生产中的主要危害因素。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种瓦斯突出参数仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种瓦斯突出参数仪，包括煤样罐和手持式检测仪，所述煤样罐包括罐体、煤样杯、煤样罐旋钮、煤样罐盖、出气口，所述煤样杯放置于罐体内，罐体的顶部设有煤样罐盖，煤样罐盖中部设有煤样罐旋钮，罐体下部的一侧设有出气口；手持式检测仪设有显示屏、状态指示灯、蜂鸣器、开机按键、充电口、打印上传通讯接口、电池和 CPU，所述示屏、状态指示灯、蜂鸣器、开机按键、充电口、打印上传通讯接口均与CPU连接，电池为各部件提供电能；手持式检测仪的一侧设有进气口，进气口通过连接胶管与煤样罐的出气口连接，且进气口处设有瓦斯传感器，瓦斯传感器与CPU连接。

所述瓦斯传感器包括顺次连接的瓦斯探头、放大电路和信号处理电路，当瓦斯探头探测瓦斯信息，即会传给放大电路，信号经放大处理后传给信号处理电路转换成数字信号后再传给CPU进行处理，最后经显示屏显示出来。

所述状态指示灯包括报警指示灯、故障指示灯、欠压指示灯和电源指示灯。

所述显示屏为触摸式液晶显示屏。

一种瓦斯突出参数仪的瓦斯突出参数测量方法：1）在手持式检测仪的主控界面在主控界面设置六个功能按钮，分别为“K1值测量”、“显示K1值”、“K1值打印”、“K1值上传”、“设备自检”和“时间设定”；按下“K1值测量”按钮自动切换至工作面选择界面；

2）在工作面设置若干个工作面选择按钮，选择所要测量的一个工作面，进入到数据处理界面；

3）数据处理界面实时显示本工作面已经采集的数据个数，最大为30组数据；并设置数据采集方式选择按钮“清除数据”和“继续采集”；如果想在原有采集数据的基础上继续进行采集，单击“继续采集”进入到瓦斯K1值测量界面，若想重新开始采集新的数据，点击“清除数据”清除原来采集的所有数据，进入到参数输入界面；

4）参数输入界面共有三个参数需要输入分别是：工作编号、K1临界值、Smax临界值，这三个参数是为后续预测危险程度提供依据，该界面还设有“确定”和“返回主面”按钮，单击“确定”后所有参数被保存起来，自动切换至主控界面；

5）在K1值测量界面设有按键以及参数，按键分别为：“K1测量”、“压力测量”、“结束采集”，参数分别为：TO值、压力、钻孔深度、K1值，并会显示采集的组数；K1值测量的流程如下：5.1）首先使用胶皮管把气体压力传感器和煤样罐1连接在一起，检测是否漏气；5.2）按下“压力测量”按钮，每30秒钟采集一次压力值并显示在压力值文本框内，总计采集10次压力值；在采集压力的过程中，如果出现漏气，蜂鸣器响起，同时报警指示灯也会亮起；5.3）采集完10次压力值后，对T0值和钻孔深度值输入，然后点击“K1测量”，自K1值文本框内，会显示刚刚计算获得的K1值，在左下角显示的是本工作面已经采集到的K1值得组数；5.4）如果采集完一组K1值后，想继续进行下一组的数据采集，直接单击“K1测量”，在“K1测量”过程中，整个屏幕处于触摸关闭状态，只有一次压力采集完成后，才会恢复触摸功能；5.5）测量完成后，单击“结束采集”便进入到危险度预测界面；本界面显示上一页中所采集K1值中最大值，最大钻屑量输入文本框，输入数据后，单击“预测”按钮对本工作面的危险程度进行预测，共分为三种等级：无突出危险、轻度突出、重度突出，单击“返回主页”按钮，回到主控界面；

6）在主控界面点击“显示K1值”，进入工作面选择界面，选择其中一个工作面按钮按下，进入该工作面的数据显示界面，该界面显示 “工作面编号”、“深度”、“K1临界值”、“K1值”“Smax临界值”、“时间”和“危险程度”数据，每过1秒钟更新显示数据，动态显示深度值和K1值，其它值静态显示；点击该页面“返回上页”回到工作面选择界面，在工作面选择界面点击“返回主页”回到主控界面；

7）K1值打印，在主控界面点击“K1值打印”进入打印界面，打印界面设置各工作面的打印按钮，根据自己的需求，进行打印，按下“返回主页”键，返回主界面；

8）K1值上传，在主控界面点击“数据上传”按钮，进入数据上传界面，如果要上传测量的数据，则按下“上传”键，若按下“返回主页”，将会返回主界面；

9）设备自检，在主控界面点击“设备自检”按钮，进入设备自检界面，会看到进度条在随时间增加而增加，10秒钟后进度条增加满，代表自检结束；若按下“返回主页”，将会返回主界面；

10）时间设定，在主控界面点击“时间设定”按钮，进入时间设定界面，在年、月、日、时、分、秒的文本框中，输入要设定的数值，按下“确定”键，表示更新时间日期，然后回到主界面；如果不按确定键，直接按下“返回主页”，将会按照默认原来的时间进行显示。

本发明的工作原理是：将含瓦斯煤样放置于煤样罐内，根据内容、等压解吸原理测量不同时间煤样罐内的压力变化，进而计算出相应的瓦斯解吸量，然后根据瓦斯解吸量与煤样暴露时间的关系进行相应的数学处理，得出钻屑瓦斯解吸指标K1，触摸键盘输入钻屑量指标S_max，根据K1、S_max预报工作面的突出危险性。

本发明的有益效果是：本发明用于测定煤矿井下煤与瓦斯突出预测预报参数，测定的所有数据都可存储、显示、打印，仪器具有功能强、体积小、重量轻、操作简单、性能可靠，是防止煤与瓦斯突出灾害不可缺少的一种设备。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

图2为本发明外观结构示意图。

图3为瓦斯探头的结构示意图。

图4主控界面。

图5工作面选择界面。

图6数据处理界面。

图7参数输入界面。

图8 K1值测量界面。

图9危险度预测界面。

图10数据显示界面。

图11打印界面。

图12数据上传界面。

图13上传的数据内容。

图14设备自检界面。

图15时间设定界面。

图中，1.煤样罐，1-1.罐体，1-2.煤样杯，1-3.煤样罐旋钮，1-4.煤样罐盖，1-5.出气口，2.手持式检测仪， 2-1.显示屏，2-2.状态指示灯，2-3.蜂鸣器，2-4. 开机按键，2-5.充电口，2-6. 打印上传通讯接口，2-7.电池，2-8.CPU，2-9.瓦斯传感器，2-91.瓦斯探头，2-92.放大电路，2-93信号处理电路，2-10.进气口，3.连接胶管。

具体实施方式

如附图1和图2所示，一种瓦斯突出参数仪，包括煤样罐1和手持式检测仪2，所述煤样罐1包括罐体1-1、煤样杯1-2、煤样罐旋钮1-3、煤样罐盖1-4、出气口1-5，所述煤样杯1-2放置于罐体1-1内，罐体1-1的顶部设有煤样罐盖1-4，煤样罐盖1-4中部设有煤样罐旋钮1-3，罐体1-1下部的一侧设有出气口1-5；手持式检测仪2设有显示屏2-1、状态指示灯2-2、蜂鸣器2-3、开机按键2-4、充电口2-5、打印上传通讯接口2-6、电池2-7和 CPU2-8，所述示屏2-1、状态指示灯2-2、蜂鸣器2-3、开机按键2-4、充电口2-5、打印上传通讯接口2-6均与CPU2-8连接，电池2-7为各部件提供电能；手持式检测仪2的一侧设有进气口2-10，进气口2-10通过连接胶管3与煤样罐1的出气口1-5连接，且进气口2-10处设有瓦斯传感器2-9，瓦斯传感器2-9与CPU2-8连接。

如图3所示，所述瓦斯传感器2-9包括顺次连接的瓦斯探头2-91、放大电路2-92和信号处理电路2-93，当瓦斯探头2-91探测瓦斯信息，即会传给放大电路2-92，信号经放大处理后传给信号处理电路2-93转换成数字信号后再传给CPU2-8进行处理，最后经显示屏2-1显示出来。

如图2所示，所述状态指示灯2-2包括报警指示灯、故障指示灯、欠压指示灯和电源指示灯。

如图2所示，所述显示屏2-1为触摸式液晶显示屏。

如图4至15所示，一种瓦斯突出参数仪的瓦斯突出参数测量方法：1）在手持式检测仪的主控界面在主控界面设置六个功能按钮，分别为“K1值测量”、“显示K1值”、“K1值打印”、“K1值上传”、“设备自检”和“时间设定”；按下“K1值测量”按钮自动切换至工作面选择界面；

2）在工作面设置若干个工作面选择按钮，选择所要测量的一个工作面，进入到数据处理界面；

3）数据处理界面实时显示本工作面已经采集的数据个数，最大为30组数据；并设置数据采集方式选择按钮“清除数据”和“继续采集”；如果想在原有采集数据的基础上继续进行采集，单击“继续采集”进入到瓦斯K1值测量界面，若想重新开始采集新的数据，点击“清除数据”清除原来采集的所有数据，进入到参数输入界面；

4）参数输入界面共有三个参数需要输入分别是：工作编号、K1临界值、Smax临界值，这三个参数是为后续预测危险程度提供依据，该界面还设有“确定”和“返回主面”按钮，单击“确定”后所有参数被保存起来，自动切换至主控界面；

5）在K1值测量界面设有按键以及参数，按键分别为：“K1测量”、“压力测量”、“结束采集”，参数分别为：TO值、压力、钻孔深度、K1值，并会显示采集的组数；K1值测量的流程如下：5.1）首先使用胶皮管把气体压力传感器和煤样罐1连接在一起，检测是否漏气；5.2）按下“压力测量”按钮，每30秒钟采集一次压力值并显示在压力值文本框内，总计采集10次压力值；在采集压力的过程中，如果出现漏气，蜂鸣器响起，同时报警指示灯也会亮起；5.3）采集完10次压力值后，对T0值和钻孔深度值输入，然后点击“K1测量”，自K1值文本框内，会显示刚刚计算获得的K1值，在左下角显示的是本工作面已经采集到的K1值得组数；5.4）如果采集完一组K1值后，想继续进行下一组的数据采集，直接单击“K1测量”，在“K1测量”过程中，整个屏幕处于触摸关闭状态，只有一次压力采集完成后，才会恢复触摸功能；5.5）测量完成后，单击“结束采集”便进入到危险度预测界面；本界面显示上一页中所采集K1值中最大值，最大钻屑量输入文本框，输入数据后，单击“预测”按钮对本工作面的危险程度进行预测，共分为三种等级：无突出危险、轻度突出、重度突出，单击“返回主页”按钮，回到主控界面；

6）在主控界面点击“显示K1值”，进入工作面选择界面，选择其中一个工作面按钮按下，进入该工作面的数据显示界面，该界面显示 “工作面编号”、“深度”、“K1临界值”、“K1值”“Smax临界值”、“时间”和“危险程度”数据，每过1秒钟更新显示数据，动态显示深度值和K1值，其它值静态显示；点击该页面“返回上页”回到工作面选择界面，在工作面选择界面点击“返回主页”回到主控界面；

7）K1值打印，在主控界面点击“K1值打印”进入打印界面，打印界面设置各工作面的打印按钮，根据自己的需求，进行打印，按下“返回主页”键，返回主界面；

8）K1值上传，在主控界面点击“数据上传”按钮，进入数据上传界面，如果要上传测量的数据，则按下“上传”键，若按下“返回主页”，将会返回主界面；

9）设备自检，在主控界面点击“设备自检”按钮，进入设备自检界面，会看到进度条在随时间增加而增加，10秒钟后进度条增加满，代表自检结束；若按下“返回主页”，将会返回主界面；

10）时间设定，在主控界面点击“时间设定”按钮，进入时间设定界面，在年、月、日、时、分、秒的文本框中，输入要设定的数值，按下“确定”键，表示更新时间日期，然后回到主界面；如果不按确定键，直接按下“返回主页”，将会按照默认原来的时间进行显示。

控制和显示：采用彩色液晶串口屏显示，可触摸控制页面切换、工作面选择、参数数据输入、设置控制系统时间等、能显示工作面数据采集、实时测量值、数据采集进度、自检状态、安全程度预测状态、K1计算数据、电池电量、系统时间等，实时显示电源、欠压、故障、报警等状态，并能配合操作进度进行报警警示功能。

采用微型热敏打印机实现数据的打印输出。

采用USB通讯接口实现电脑和参数仪之间的数据共享。

采用PL183650矿用锰酸锂防爆锂离子电池三节串联（3.7V，容量2Ah），电池厂家：北京天锐驰能源科技有限公司，与具有双重过流保护的保护板串联并采用环氧树脂浇封为一体，浇封厚度大于1mm。本安电池组件：Ue：11.1V Uo:12.6V Io:1.05A。

关于本发明中出现的钻屑量的说明：利用钻屑瓦斯解吸指标K1和钻屑量指标Smax预测工作面突出危险性是近几年来推广的一项新技术，主要适用于煤巷掘进、回采以及石门揭煤过程中工作面前方8m～10m范围内突出危险的预测以及采取过防措施以后的措施效果检验。这种方法是在工作面用煤电钻或岩石电钻配8m～10m的麻花钎杆向煤层打Φ42mm的钻孔，根据钻孔过程中每米排除钻屑量的多少以及排出钻屑的瓦斯解吸指标的大小预测工作面前方钻孔范围内的突出危险性。

向工作面前方煤层打钻孔时，用塑料桶收集每钻进1m钻孔排出的钻屑，并用测力计测量其重量；钻孔每钻进2m，用（Φ1～Φ3）mm的筛子在孔中接煤粉，接煤粉的同时启动秒表计时；煤样筛分后迅速装入煤样瓶中，并用筛子刮平，使装入煤样体积和煤样瓶体积一致，然后拧紧瓶盖，松开盖上阀门；当秒表计时时间到达预定值t0时（t0一般应取1min、1.5min、2min，不应超过2min，不足1min应等满1min、同理不足1.5min等到1.5min、不足2min等到2min），拧紧盖上阀门的同时执行仪器采样功能，便开始该煤样的瓦斯解吸指标测量。

煤层平巷掘进时，每个工作面应打2～3个预测钻孔，急倾斜煤层打2个孔，每个钻孔8m～10m深。上下山掘进时，每个工作面应打3个预测钻孔，孔深8m～10m。石门揭煤工作面应打预测孔不应少于5个，孔深穿过全煤厚或进入煤层深度不低于5m。钻孔进入煤层时，先用压风吹洗钻孔，然后每钻进1m取一个煤样测量解吸指标和钻屑量指标。回采工作面在离上下顺槽5m处开始布置预测孔，中间每隔10m布置一个预测孔，孔深8m～10m。测完一个工作面的数据后，将测得最大钻屑量输入仪器就可预报工作面预测孔范围内的突出危险性。所有预测钻孔都应布置在工作面最软分层煤中，石门揭煤除外，并尽量保证预测孔始终在该软分层中钻进。用于措施效果检验时，检验孔应布置在措施孔中间。

Claims (5)

1.一种瓦斯突出参数仪，其特征是，包括煤样罐和手持式检测仪，所述煤样罐包括罐体、煤样杯、煤样罐旋钮、煤样罐盖、出气口，所述煤样杯放置于罐体内，罐体的顶部设有煤样罐盖，煤样罐盖中部设有煤样罐旋钮，罐体下部的一侧设有出气口；手持式检测仪设有显示屏、状态指示灯、蜂鸣器、开机按键、充电口、打印上传通讯接口、电池和 CPU，所述示屏、状态指示灯、蜂鸣器、开机按键、充电口、打印上传通讯接口均与CPU连接，电池为各部件提供电能；手持式检测仪的一侧设有进气口，进气口通过连接胶管与煤样罐的出气口连接，且进气口处设有瓦斯传感器，瓦斯传感器与CPU连接。

2.根据权利要求1所述的一种瓦斯突出参数仪，其特征是，所述瓦斯传感器包括顺次连接的瓦斯探头、放大电路和信号处理电路，当瓦斯探头探测瓦斯信息，即会传给放大电路，信号经放大处理后传给信号处理电路转换成数字信号后再传给CPU进行处理，最后经显示屏显示出来。

3.根据权利要求1所述的一种瓦斯突出参数仪，其特征是，所述状态指示灯包括报警指示灯、故障指示灯、欠压指示灯和电源指示灯。

4.根据权利要求1所述的一种瓦斯突出参数仪，其特征是，所述显示屏为触摸式液晶显示屏。

5.利用权利要求1~4任意一项权利要求所述的参数仪的一种瓦斯突出参数测量方法，其特征是：

1）在手持式检测仪的主控界面在主控界面设置六个功能按钮，分别为“K1值测量”、“显示K1值”、“K1值打印”、“K1值上传”、“设备自检”和“时间设定”；按下“K1值测量”按钮自动切换至工作面选择界面；

2）在工作面设置若干个工作面选择按钮，选择所要测量的一个工作面，进入到数据处理界面；

3）数据处理界面实时显示本工作面已经采集的数据个数，最大为30组数据；并设置数据采集方式选择按钮“清除数据”和“继续采集”；如果想在原有采集数据的基础上继续进行采集，单击“继续采集”进入到瓦斯K1值测量界面，若想重新开始采集新的数据，点击“清除数据”清除原来采集的所有数据，进入到参数输入界面；

4）参数输入界面共有三个参数需要输入分别是：工作编号、K1临界值、Smax临界值，这三个参数是为后续预测危险程度提供依据，该界面还设有“确定”和“返回主面”按钮，单击“确定”后所有参数被保存起来，自动切换至主控界面；

5）在K1值测量界面设有按键以及参数，按键分别为：“K1测量”、“压力测量”、“结束采集”，参数分别为：TO值、压力、钻孔深度、K1值，并会显示采集的组数；K1值测量的流程如下：5.1）首先使用胶皮管把气体压力传感器和煤样罐1连接在一起，检测是否漏气；5.2）按下“压力测量”按钮，每30秒钟采集一次压力值并显示在压力值文本框内，总计采集10次压力值；在采集压力的过程中，如果出现漏气，蜂鸣器响起，同时报警指示灯也会亮起；5.3）采集完10次压力值后，对T0值和钻孔深度值输入，然后点击“K1测量”，自K1值文本框内，会显示刚刚计算获得的K1值，在左下角显示的是本工作面已经采集到的K1值得组数；5.4）如果采集完一组K1值后，想继续进行下一组的数据采集，直接单击“K1测量”，在“K1测量”过程中，整个屏幕处于触摸关闭状态，只有一次压力采集完成后，才会恢复触摸功能；5.5）测量完成后，单击“结束采集”便进入到危险度预测界面；本界面显示上一页中所采集K1值中最大值，最大钻屑量输入文本框，输入数据后，单击“预测”按钮对本工作面的危险程度进行预测，共分为三种等级：无突出危险、轻度突出、重度突出，单击“返回主页”按钮，回到主控界面；

6）在主控界面点击“显示K1值”，进入工作面选择界面，选择其中一个工作面按钮按下，进入该工作面的数据显示界面，该界面显示 “工作面编号”、“深度”、“K1临界值”、“K1值”“Smax临界值”、“时间”和“危险程度”数据，每过1秒钟更新显示数据，动态显示深度值和K1值，其它值静态显示；点击该页面“返回上页”回到工作面选择界面，在工作面选择界面点击“返回主页”回到主控界面；

7）K1值打印，在主控界面点击“K1值打印”进入打印界面，打印界面设置各工作面的打印按钮，根据自己的需求，进行打印，按下“返回主页”键，返回主界面；

8）K1值上传，在主控界面点击“数据上传”按钮，进入数据上传界面，如果要上传测量的数据，则按下“上传”键，若按下“返回主页”，将会返回主界面；

9）设备自检，在主控界面点击“设备自检”按钮，进入设备自检界面，会看到进度条在随时间增加而增加，10秒钟后进度条增加满，代表自检结束；若按下“返回主页”，将会返回主界面；

10）时间设定，在主控界面点击“时间设定”按钮，进入时间设定界面，在年、月、日、时、分、秒的文本框中，输入要设定的数值，按下“确定”键，表示更新时间日期，然后回到主界面；如果不按确定键，直接按下“返回主页”，将会按照默认原来的时间进行显示。