CN111980757B - 一种煤矿井下生产用报警防灾装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下生产用报警防灾装置及其使用方法，包括主控器、汇流管、负压仓、吸气管、控制箱和分控器，所述防灾装置分为矿井内部结构以及矿井外部结构，所述矿井内部结构由汇流管、连通管、负压仓和吸气管构成，所述矿井外部结构由安装于控制室内部的主控器和与汇流管相连通的气泵构成，所述控制箱内部设置有分控器，所述控制箱下表面设置有瓦斯传感器，所述吸气管上端一侧表面连通有负压仓，所述负压仓淘通过连通管与汇流管相连通。本发明可对巷道的不同位置进行实时瓦斯浓度检测，并将瓦斯浓度超标的区域下方空气抽出，减少瓦斯混合气体中的氧气浓度，避免产生爆炸的危险，为安全作业以及快速疏散提供了有效的预警作用。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯预警技术领域，具体为一种煤矿井下生产用报警防灾装置及其使用方法。
背景技术
矿井瓦斯是指井下以甲烷为主的有毒、有害气体的总称，有时单独指甲烷。瓦斯比空气轻，易扩散、渗透性强，容易从邻近层穿过岩层由采空区放出。瓦斯本身无毒性，但不能供人呼吸，当矿内空气中瓦斯浓度超过50%时，能使人因缺氧而窒息死亡。瓦斯能燃烧或爆炸，瓦斯爆炸是煤矿主要灾害之一，国内外已有不少由于瓦斯爆炸造成人员伤亡和严重破坏生产的事例。因此必须采取有效的预防措施，避免发生瓦斯爆炸事故，确保安全生产。
经过海量检索，发现现有技术公开号为：CN106567734A，公开了一种煤矿瓦斯报警系统，主要包括井上监控平台和井下监控平台，所述井上监控平台与井下井控平台均与矿井内的检测单元连接，所述检测单元将检测到的信息发送至井上监控平台与井下井控平台，所述井上监控平台包括控制器，控制器分别与网络服务器、数据库和GPRS通信单元连接，所述数据库中存储有每个井下检测单元的IP地址与所在位置的矿井的通道图一一对应关系，并设定湿度、温度、气体浓度和压力值的警报值，并记录历史安全监测数据，包括湿度、温度、和瓦斯数据，作为时时监测的对比数据。本发明能有效的对瓦斯进行监测。
综上所述，现有的煤矿瓦斯报警设备，只能够起到简单的警报作用，并不能在险情发生时做出相应的防灾措施，因此不能够保障有效的人员快速疏散以及防止险情发生，。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矿井下生产用报警防灾装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿井下生产用报警防灾装置及其使用方法，包括主控器、汇流管、负压仓、吸气管、控制箱和分控器，所述防灾装置分为矿井内部结构以及矿井外部结构，所述矿井内部结构由汇流管、连通管、负压仓和吸气管构成，所述矿井外部结构由安装于控制室内部的主控器和与汇流管相连通的气泵构成；
所述汇流管下表面安装有控制箱，所述控制箱内部设置有分控器，所述控制箱下表面设置有瓦斯传感器；
所述吸气管上端一侧表面连通有负压仓，所述负压仓淘通过连通管与汇流管相连通。
优选的，所述汇流管安装于矿井巷道上端，所述吸气管贴合矿井巷道侧壁安装，且巷道内部等距安装吸气管；
所述吸气管下端均安装有氧气传感器，所述吸气管下端外壁均嵌入安装有防尘网。
优选的，所述负压仓内部设置有叶轮，且负压仓背离吸气管一侧外壁安装有防护罩，所述防护罩内部安装有电机，所述电机一侧转轴贯穿负压仓外壁与叶轮相连接；
所述电机与分控器电连接。
优选的，所述汇流管下表面一侧安装有报警灯，所述报警灯与控制箱相互对应。
优选的，所述控制箱与吸气管位置相对应，所述分控器均与控制室内的主控器电连接。
优选的，所述使用方法的步骤如下：
第一步：所述瓦斯传感器对矿井巷道上端的空气中的瓦斯浓度进行检测，并判断是否超过浓度标准；
若瓦斯浓度超过设定标准，则将信号传递至分控器，所述分控器将信号传递至控制室中的主控器，所述主控器将数字信号传输至显示器，便于工作人员采取措施以及记录，进行下一步操作；
若瓦斯浓度未超过设定标准，则瓦斯传感器进行循环瓦斯检测操作；
第二步：巷道内部瓦斯浓度超过设定标准后，主控器运行预警程序，主控器传递信号至瓦斯浓度超标的对应分控器，所述分控器控制电机、氧气传感器和报警灯进行工作；
第三步：所述报警灯接收到信号后，开始工作，发出警报以及灯光报警，并且电机运转，带动叶轮转动，在负压仓中形成负压，通过吸气管将巷道底部的空气吸入，并输送至汇流管；
所述氧气传感器对巷道底部空气中的氧气含量进行检测；
第四步：所述主控器将信号传递至气泵，控制气泵将连通的汇流管空气抽出，将空气抽出巷道外，将巷道底部的空气抽出，降低巷道内空气的氧气含量，通过氧气传感器可便于工作人员了解到巷道内部氧气的含量；
第五步：将巷道内部空气抽出后，将巷道内部氧气含量控制在12%以下，缩小瓦斯爆炸界限，使得瓦斯混合气体失去爆炸性，可减少事故的发生以及增加人员疏散的时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在巷道中增设均匀排布的吸气管，可在瓦斯传感器对巷道上端瓦斯进行检测时，若瓦斯浓度超标，则会发出信号，使得吸气管将巷道底部的空气排出，由于瓦斯相比较与空气质量更轻，瓦斯会在巷道的顶部聚集，吸气管将巷道底部的空气排出，可有效降低巷道内部整体的氧气含量，从而降低瓦斯混合气体中的氧气含量，使得瓦斯混合气体失去爆炸性，可减少事故的发生以及增加人员疏散的时间。
附图说明
图1为本发明的工作流程结构示意图；
图2为本发明的主视结构示意图；
图3为本发明的汇流管剖视放大结构示意图；
图4为本发明的负压仓剖视放大结构示意图。
图中：1、主控器；2、汇流管；3、连通管；4、电机；5、负压仓；6、吸气管；7、防尘网；8、氧气传感器；9、控制箱；10、分控器；11、报警灯；12、瓦斯传感器；13、防护罩；14、叶轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图4，本发明提供的两种实施例：
实施例一：
一种煤矿井下生产用报警防灾装置，包括主控器1、汇流管2、负压仓5、吸气管6、控制箱9和分控器10，防灾装置分为矿井内部结构以及矿井外部结构，矿井内部结构由汇流管2、连通管3、负压仓5和吸气管6构成，矿井外部结构由安装于控制室内部的主控器1和与汇流管2相连通的气泵构成；
汇流管2下表面安装有控制箱9，控制箱9内部设置有分控器10，控制箱9下表面设置有瓦斯传感器12，瓦斯传感器12采用MH-440V/D 红外气体传感器是通用型、智能型、微型传感器，该传感器利用非色散红外原理对空气中存在的CH4进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长，该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合，制作出的小巧型红外气体传感器；
吸气管6上端一侧表面连通有负压仓5，负压仓5通过连通管3与汇流管2相连通。
汇流管2安装于矿井巷道上端，吸气管6贴合矿井巷道侧壁安装，且巷道内部等距安装吸气管6；
吸气管6下端均安装有氧气传感器8，吸气管6下端外壁均嵌入安装有防尘网7，防尘网7可对吸气管6吸入的空气进行过滤，避免巷道中的灰尘进入吸气管6内部，吸气管6的下端与巷道下端相接触，由于瓦斯混合气体的比重相对于空气更轻，因此瓦斯会与空气产生分层，巷道中的空气会沉积与下方，吸气管6可对空气进行针对性吸入。
负压仓5内部设置有叶轮14，且负压仓5背离吸气管6一侧外壁安装有防护罩13，防护罩13内部安装有电机4，电机4一侧转轴贯穿负压仓5外壁与叶轮14相连接，电机4带动叶轮14进行转动，使得负压仓5中形成负压，便于吸气管6将巷道底部的空气吸入，并通过连通管3集中排入汇流管2中；
电机4与分控器10电连接。
汇流管2下表面一侧安装有报警灯11，报警灯11与控制箱9相互对应，报警灯11会产生警报以及报警灯光，提示井下工作人员进行快速疏散，进行紧急避险。
控制箱9与吸气管6位置相对应，分控器10均与控制室内的主控器1电连接。
实施例二：
一种煤矿井下生产用报警防灾装置使用方法，使用步骤如下：
第一步：瓦斯传感器12对矿井巷道上端的空气中的瓦斯浓度进行检测，并判断是否超过浓度标准；
若瓦斯浓度超过设定标准，则将信号传递至分控器10，分控器10将信号传递至控制室中的主控器1，主控器1将数字信号传输至显示器，便于工作人员采取措施以及记录，进行下一步操作；
若瓦斯浓度未超过设定标准，则瓦斯传感器12进行循环瓦斯检测操作；
第二步：巷道内部瓦斯浓度超过设定标准后，主控器1运行预警程序，主控器1传递信号至瓦斯浓度超标的对应分控器10，分控器10控制电机4、氧气传感器8和报警灯11进行工作；
第三步：报警灯11接收到信号后，开始工作，发出警报以及灯光报警，并且电机4运转，带动叶轮14转动，在负压仓5中形成负压，通过吸气管6将巷道底部的空气吸入，并输送至汇流管2；
氧气传感器8对巷道底部空气中的氧气含量进行检测；
第四步：主控器1将信号传递至气泵，控制气泵将连通的汇流管2空气抽出，将空气抽出巷道外，将巷道底部的空气抽出，降低巷道内空气的氧气含量，通过氧气传感器8可便于工作人员了解到巷道内部氧气的含量；
第五步：将巷道内部空气抽出后，将巷道内部氧气含量控制与12%以下，缩小瓦斯爆炸界限，使得瓦斯混合气体失去爆炸性，可减少事故的发生以及增加人员疏散的时间；
实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12%以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12%以上，就可能发生爆炸。因此，将巷道内部空气吸出，降低巷道内部氧气含量，是一种有效防止瓦斯爆炸的方式。
工作原理：根据瓦斯混合气体的比重相对于空气更轻的无力特性，因此瓦斯会与空气产生分层，巷道中的空气会沉积与下方，吸气管6可对空气进行针对性吸入，瓦斯传感器12可对巷道中不同区域的瓦斯浓度进行实时监测，若部分地区的瓦斯浓度超过标准，则将信号传递至分控器10，并传递至主控器1，主控器1对信号进行反馈，驱动分控器10控制电机4、氧气传感器8和报警灯11进行工作，报警灯11接收到信号后，开始工作，发出警报以及灯光报警，并且电机4运转，带动叶轮14转动，在负压仓5中形成负压，通过吸气管6将巷道底部的空气吸入，并输送至汇流管2，同时主控器1将信号传递至气泵，控制气泵将连通的汇流管2空气抽出，将空气抽出巷道外，将巷道底部的空气抽出，降低巷道内空气的氧气含量，通过氧气传感器8可便于工作人员了解到巷道内部氧气的含量。
通过上述方式将巷道中的氧气含量减低，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12%以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12%以上，就可能发生爆炸。因此，将巷道内部空气吸出，降低巷道内部氧气含量，是一种有效防止瓦斯爆炸的方式。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种煤矿井下生产用报警防灾装置，包括主控器（1）、汇流管（2）、负压仓（5）、吸气管（6）、控制箱（9）和分控器（10），其特征在于：所述防灾装置分为矿井内部结构以及矿井外部结构，所述矿井内部结构由汇流管（2）、连通管（3）、负压仓（5）和吸气管（6）构成，所述矿井外部结构由安装于控制室内部的主控器（1）和与汇流管（2）相连通的气泵构成；
所述汇流管（2）下表面安装有控制箱（9），所述控制箱（9）内部设置有分控器（10），所述控制箱（9）下表面设置有瓦斯传感器（12）；
所述吸气管（6）上端一侧表面连通有负压仓（5），所述负压仓（5）通过连通管（3）与汇流管（2）相连通；
所述汇流管（2）安装于矿井巷道上端，所述吸气管（6）贴合矿井巷道侧壁安装，且巷道内部等距安装吸气管（6）；
所述吸气管（6）下端均安装有氧气传感器（8），所述吸气管（6）下端外壁均嵌入安装有防尘网（7）。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下生产用报警防灾装置，其特征在于：所述负压仓（5）内部设置有叶轮（14），且负压仓（5）背离吸气管（6）一侧外壁安装有防护罩（13），所述防护罩（13）内部安装有电机（4），所述电机（4）一侧转轴贯穿负压仓（5）外壁与叶轮（14）相连接；
所述电机（4）与分控器（10）电连接。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下生产用报警防灾装置，其特征在于：所述汇流管（2）下表面一侧安装有报警灯（11），所述报警灯（11）与控制箱（9）相互对应。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下生产用报警防灾装置，其特征在于：所述控制箱（9）与吸气管（6）位置相对应，所述分控器（10）均与控制室内的主控器（1）电连接。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下生产用报警防灾装置的使用方法，其特征在于：所述使用方法步骤如下：
第一步：所述瓦斯传感器（12）对矿井巷道上端的空气中的瓦斯浓度进行检测，并判断是否超过浓度标准；
若瓦斯浓度超过设定标准，则将信号传递至分控器（10），所述分控器（10）将信号传递至控制室中的主控器（1），所述主控器（1）将数字信号传输至显示器，便于工作人员采取措施以及记录，进行下一步操作；
若瓦斯浓度未超过设定标准，则瓦斯传感器（12）进行循环瓦斯检测操作；
第二步：巷道内部瓦斯浓度超过设定标准后，主控器（1）运行预警程序，主控器（1）传递信号至瓦斯浓度超标的对应分控器（10），所述分控器（10）控制电机（4）、氧气传感器（8）和报警灯（11）进行工作；
第三步：所述报警灯（11）接收到信号后，开始工作，发出警报以及灯光报警，并且电机（4）运转，带动叶轮（14）转动，在负压仓（5）中形成负压，通过吸气管（6）将巷道底部的空气吸入，并输送至汇流管（2）；
所述氧气传感器（8）对巷道底部空气中的氧气含量进行检测；
第四步：所述主控器（1）将信号传递至气泵，控制气泵将连通的汇流管（2）空气抽出，将空气抽出巷道外，将巷道底部的空气抽出，降低巷道内空气的氧气含量，通过氧气传感器（8）检测巷道内部氧气的含量；
第五步：将巷道内部空气抽出后，将巷道内部氧气含量控制在12%以下，缩小瓦斯爆炸界限。
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- 2020-09-02 CN CN202010908492.XA patent/CN111980757B/zh active Active
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