CN113513358A - 一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿开采领域，具体涉及一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统。行走装置、监控装置、供风系统和控制系统；行走装置包括自行走式风筒车，自行走式风筒车用于在巷道内自行行走，其上设置有出风筒，出风筒的导风口对准巷道深处；监控装置包括多个传感器；供风系统包括变频局扇和插接风筒，变频局扇的导风筒通过插接风筒与出风筒连接，插接风筒末端和变频局扇设置在主巷进风侧并位于安全栅栏内侧；控制系统用于根据传感反馈的瓦斯气体浓度数据，控制自行走式风筒车的行走程度和速度。本发明可以在无需进入巷道的情况下，调节自行走式风筒车行走速度以及变频局扇供电频率进行瓦斯排放，排放时按照安全阀值缓慢排放，提高了安全性。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采领域，具体涉及一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统。
背景技术
在现有技术条件下，巷道、隧道等有限空间启封时，巷道内高浓度瓦斯排放的方法为人工逐节续接风筒的排放方式。具体操作为通风工进入瓦斯气体浓度极高的巷道内部，逐节续接风筒排放巷道内的高浓度瓦斯。此种方法对于人工操作的依赖度过高，而且使人员直接暴露于巷道内高浓度瓦斯危险环境之中，极有可能发生窒息事故。因此，为了能够在保证人员生命安全的前提下对巷道内的高浓度瓦斯进行排放，从源头上避免瓦斯窒息等安全事故，急需一种安全应急排放高浓瓦斯系统，以提高煤矿开采的安全性。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，包括：行走装置、监控装置、供风系统和控制系统；
所述行走装置包括自行走式风筒车，所述自行走式风筒车用于在巷道内自行行走，其上设置有出风筒，所述出风筒的导风口对准巷道深处；
所述监控装置包括设置在主巷回风侧顶板处的第二高低浓度甲烷传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器以及温度传感器，还包括设置在自行走式风筒车上的第一高低浓度甲烷传感器；
所述供风系统包括变频局扇和插接风筒，所述变频局扇的导风筒通过插接风筒与出风筒连接，所述插接风筒末端和变频局扇设置在主巷进风侧并位于安全栅栏内侧；
所述控制系统用于根据第一高低浓度甲烷传感器和第二高低浓度甲烷传感器反馈的瓦斯气体浓度数据，控制自行走式风筒车的行走程度和速度。
所述监控装置还包括设置在自行走式风筒车上的摄像头。
所述第二高低浓度甲烷传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器以及温度传感器的安装距离为.m，传感器距离巷道顶板.m。
所述控制系统还用于根据一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器的测量数据，控制自行走式风筒车的行走程度和速度。
所述插接风筒为可伸缩阻燃抗静电风筒。
所述变频局扇为FBD矿用隔爆型对旋局部通风机，所述控制系统还用于根据第二高低浓度甲烷传感器的传感数据，控制变频局扇的供电频率。
所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其排放方法包括以下几个步骤：
S1、将搭载出风筒的自行走式风筒车设置在巷道口的起始行走位置，通过插接风筒将变频局扇的导风筒与出风筒连接；
S2、启动变频局扇，调节变频局扇的供电频率至正常工作状态，并通过控制系统远程控制自行走式风筒车在巷道内前行并排放巷道内高浓度瓦斯气体；
S3、当自行走式风筒车行走一端距离后，在安全栅栏内侧加装插接风筒，使插接风筒长度满足自行走式风筒车在行走过程中的长度要求；
S4、根据监控装置的测量数据，调节自行走式风筒车的行进速度以及变频局扇的供电频率；
S5、当第一高低浓度甲烷传感器的测量数据降低至安全规程规定值以下后，进入巷道内固定风筒留作后用，并回收自行走式风筒车。
所述步骤S4的具体方法为：
若第二高低浓度甲烷传感器报警，则降低自行走式风筒车行进速度同时降低变频局扇的供电频率，直至主巷回风侧顶板处所有传感器测量数据降至规定值以下，则调整自行走式风筒车的速度以及变频局扇的供电频率，正常排放巷道内高浓度瓦斯气体。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供了一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，以自行走式风筒车替代人工进行瓦斯排放任务，在一定程度上降低了发生窒息事故的可能性，可以实现巷道内瓦斯的无人化安全排放，能够在保证主巷回风流中瓦斯气体浓度以及其它有毒有害气体浓度控制在规定值以下的同时，实现对于巷道等有限空间内瓦斯的安全排放，从而能够在避免人员暴露于高浓度瓦斯或其它有毒有害气体的条件下，提高煤矿开采的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统的工作原理示意图；
图2为本发明实施例中主巷回风侧传感器布控示意图，各个传感器相距0.15m，传感器距离巷道顶板0.2m；
图中： 1为局扇开关，2为变频局扇，3为操控台，4为插接风筒，5为自行走式风筒车，6为导风口，7为污风，8为高清摄像头，9为巷道，10为一氧化碳浓度传感器，11为二氧化碳浓度传感器，12为硫化氢浓度传感器，13为温度传感器，14为第一高低浓度甲烷传感器，15为第二高低浓度甲烷传感器，16为导风筒，17为出风筒，18为安全栅栏。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，包括：行走装置、监控装置、供风系统和控制系统。
如图1所示，所述行走装置包括自行走式风筒车5，所述自行走式风筒车5用于在巷道内自行行走，其上设置有出风筒17，所述出风筒17的导风口6对准巷道深处。
如图1~2所示，所述监控装置包括设置在主巷回风侧顶板处的第二高低浓度甲烷传感器15、一氧化碳浓度传感器10、二氧化碳浓度传感器11、硫化氢浓度传感器12以及温度传感器13，还包括设置在自行走式风筒车5上的第一高低浓度甲烷传感器14。具体地，本实施例中，所述第二高低浓度甲烷传感器15、一氧化碳浓度传感器10、二氧化碳浓度传感器11、硫化氢浓度传感器12以及温度传感器13的安装距离为0.15m，传感器距离巷道顶板0.2m。进一步地，所述监控装置还包括设置在自行走式风筒车5上的摄像头8。
如图1所示，所述供风系统包括变频局扇2和插接风筒4，所述变频局扇2的导风筒16通过插接风筒4与出风筒17连接，所述插接风筒4末端和变频局扇2设置在主巷进风侧并位于安全栅栏18内侧。进一步地，所述变频局扇2包括两台并联的FBD矿用隔爆型对旋局部通风机，一用一备，其出风口与导风筒连接，导风筒通过插接风筒4与出风筒17连接，插接风筒4为阻燃抗静电风筒，自行走式风筒车1携带阻燃抗静电风筒以可控速度行进至巷道尽头。新鲜风流通过自行走式风筒车5携带的阻燃抗静电风筒排放目标排放区域的高浓度瓦斯气体，实现在全过程无人进入巷道内部高浓度瓦斯危险环境的条件下排放高浓度瓦斯气体，从而保证安全生产，杜绝瓦斯窒息事故。
具体地，本实施例中，当自行走式风筒车1行走一定距离后，在导风筒16末端设置2m长的可伸缩阻燃抗静电风筒作为插接风筒，通过人工插接或自动插接，可以满足自行走式风筒车5在巷道内行走时对于可伸缩风筒的长度要求。
所述控制系统用于根据第一高低浓度甲烷传感器14和第二高低浓度甲烷传感器15反馈的瓦斯气体浓度数据，控制自行走式风筒车5的行走程度和速度。控制系统设置在位于主巷中的操控台内，自行走式风筒车在巷道中的行进速度受控于主巷中的操控台。操控台处显示屏幕接收自行走式风筒车5所携带高清摄像头8的实时反馈数据，判断自行走式风筒车在巷道9内部的行走状况以及巷道安全情况，同时根据自行走式风筒车携带的第一高低浓度甲烷传感器14反馈的瓦斯气体浓度数据，控制自行走式风筒车的行进程度和速度。
此外，控制系统还可以通过第二高低浓度甲烷传感器15反馈的瓦斯气体浓度数据，控制自行走式风筒车的行进程度和速度。
进一步地，本实施例中，所述控制系统还用于根据一氧化碳浓度传感器10、二氧化碳浓度传感器11、硫化氢浓度传感器12的测量数据，控制自行走式风筒车5的行走程度和速度。进一步地，所述控制系统还用于根据第二高低浓度甲烷传感器15的传感数据，控制变频局扇2的供电频率。
具体地，若主巷回风侧总回风流瓦斯浓度超过0.75%，第二高低浓度甲烷传感器15报警，则控制系统可以及时降低自行走式风筒车速度以及变频局扇供电频率使得回风流中瓦斯气体浓度能够控制在规定值以下。主巷回风侧同时装有一氧化碳浓度传感器10、二氧化碳浓度传感器11、硫化氢浓度传感器12以及温度传感器13，控制系统通过实时监控主巷回风侧状况，通过控制自行走式风筒车速度以及变频局扇供电频率，使回风流中一氧化碳浓度值不超过0.0024%，二氧化碳浓度值不超过1.5%且总回风流中其浓度值不超过0.75%，硫化氢浓度值不超过0.00066%。
进一步地，本实施例所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其排放过程包括以下几个步骤：
S1、将搭载出风筒17的自行走式风筒车5设置在巷道口的起始行走位置，通过插接风筒2将变频局扇2的导风筒16与出风筒17连接；
S2、启动变频局扇2，调节变频局扇2的供电频率至正常工作状态，并通过控制系统远程控制自行走式风筒车5在巷道内前行并排放巷道内高浓度瓦斯气体；
S3、当自行走式风筒车5行走一段距离后，在安全栅栏内侧加装插接风筒4，使插接风筒4长度满足自行走式风筒车5在行走过程中的长度要求；
S4、根据监控装置的测量数据，调节自行走式风筒车5的行进速度以及变频局扇的供电频率；
S5、当第一高低浓度甲烷传感器14的测量数据降低至安全规程规定值以下后，进入巷道内固定风筒留作后用，并回收自行走式风筒车5。
进一步地，所述步骤S4的具体方法为：若第二高低浓度甲烷传感器15报警，则降低自行走式风筒车行进速度同时降低变频局扇的供电频率，直至主巷回风侧顶板处所有传感器测量数据降至规定值以下，则调整自行走式风筒车5的速度以及变频局扇2的供电频率，正常排放巷道内高浓度瓦斯气体。本实施例中，实时根据传感器显示数据大小，调整自行走式风筒车行进速度，从而控制瓦斯等有毒有害气体按照安全阀值缓慢排放。
综上所述，本发明提供了一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，通过自行走式风筒车5搭载可伸缩阻燃抗静电风筒行走于巷道内，自行走式风筒车上的高清摄像头和高低浓度甲烷传感器以及主巷回风侧安装的高低浓度甲烷传感器将实时瓦斯浓度反馈于主巷操控台处。可在无需人员进入巷道的情况下，远程调节自行走式风筒车行走速度以及变频局扇供电频率进行瓦斯排放控制，其可适用于为保证安全需要排放有毒有害气体的巷道、隧道等有限空间，需要人工操作的风筒插接段和监控系统均设置在通有新鲜风流的巷道内，有效避免人员在高浓度瓦斯环境中暴露，可以保证工作人员安全。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，包括：行走装置、监控装置、供风系统和控制系统；
所述行走装置包括自行走式风筒车（5），所述自行走式风筒车（5）用于在巷道内自行行走，其上设置有出风筒（17），所述出风筒（17）的导风口对准巷道深处；
所述监控装置包括设置在主巷回风侧顶板处的第二高低浓度甲烷传感器（15）、一氧化碳浓度传感器（10）、二氧化碳浓度传感器（11）、硫化氢浓度传感器（12）以及温度传感器（13），还包括设置在自行走式风筒车（5）上的第一高低浓度甲烷传感器（14）；
所述供风系统包括变频局扇（2）和插接风筒（4），所述变频局扇（2）的导风筒（16）通过插接风筒（4）与出风筒（17）连接，所述插接风筒（4）末端和变频局扇（2）设置在主巷进风侧并位于安全栅栏（18）内侧；
所述控制系统用于根据第一高低浓度甲烷传感器（14）和第二高低浓度甲烷传感器（15）反馈的瓦斯气体浓度数据，控制自行走式风筒车（5）的行走程度和速度。
2.根据权利要求1所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，所述监控装置还包括设置在自行走式风筒车（5）上的摄像头（8）。
3.根据权利要求1所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，所述第二高低浓度甲烷传感器（15）、一氧化碳浓度传感器（10）、二氧化碳浓度传感器（11）、硫化氢浓度传感器（12）以及温度传感器（13）的安装距离为0.15m，传感器距离巷道顶板0.2m。
4.根据权利要求1所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，所述控制系统还用于根据一氧化碳浓度传感器（10）、二氧化碳浓度传感器（11）、硫化氢浓度传感器（12）的测量数据，控制自行走式风筒车（5）的行走程度和速度。
5.根据权利要求1所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，所述插接风筒（4）为可伸缩阻燃抗静电风筒。
6.根据权利要求1所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，所述变频局扇（2）为FBD矿用隔爆型对旋局部通风机，所述控制系统还用于根据第二高低浓度甲烷传感器（15）的传感数据，控制变频局扇（2）的供电频率。
7.根据权利要求1所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，其排放方法包括以下几个步骤：
S1、将搭载出风筒（17）的自行走式风筒车（5）设置在巷道口的起始行走位置，通过插接风筒（2）将变频局扇（2）的导风筒（16）与出风筒（17）连接；
S2、启动变频局扇（2），调节变频局扇（2）的供电频率至正常工作状态，并通过控制系统远程控制自行走式风筒车（5）在巷道内前行并排放巷道内高浓度瓦斯气体；
S3、当自行走式风筒车（5）行走一端距离后，在安全栅栏内侧加装插接风筒（4），使插接风筒（4）长度满足自行走式风筒车（5）在行走过程中的长度要求；
S4、根据监控装置的测量数据，调节自行走式风筒车（5）的行进速度以及变频局扇（2）的供电频率；
S5、当第一高低浓度甲烷传感器（14）的测量数据降低至安全规程规定值以下后，进入巷道内固定风筒留作后用，并回收自行走式风筒车（5）。
8.根据权利要求7所述的一种巷道内高浓瓦斯无人化应急自动排放系统，其特征在于，所述步骤S4的具体方法为：
若第二高低浓度甲烷传感器（15）报警，则降低自行走式风筒车行进速度同时降低变频局扇的供电频率，直至主巷回风侧顶板处所有传感器测量数据降至规定值以下，则调整自行走式风筒车（5）的速度以及变频局扇（2）的供电频率，正常排放巷道内高浓度瓦斯气体。
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