CN113720378A - 一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，涉及智能联动装置技术领域，包括智能在线监测分析模块、数据智能显示模块、智能判识模块和防灭火联动控制模块。智能判识模块通过将对实时数据的在线判识，当实时数据超过预警设置临界值时，防灭火联动控制模块及时响应，控制采空区注氮管路的开启，对采空区煤自燃危险进行干预，智能判识模块通过持续监测采空区指标信息，若措施实施一定周期后，采空区预警指标达到安全状态，则防灭火联动控制单元发出指令，注氮管路电磁阀自动关闭，进而实现采空区在线预警与智能防控的目的。
Description
技术领域
本发明涉及智能联动装置技术领域，更具体地说，它涉及一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置。
背景技术
我国煤矿安全形势依然严峻，危害频发。据统计，超过50％的国有重点矿井有煤层自然发火倾向，因煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的85％-90％。近年来，我国广泛采用综采放顶煤开采技术，使得生产效率大幅提高的同时，采空区遗留残煤多、冒落高度大、漏风的情况也越发严重，使得自燃火灾频繁发生，时常会导致价值成百上千万的综采装备被封闭在火区中，此外还使大龄的煤炭被火区冻结，造成巨大的经济损失。煤炭自燃已成为制约高产高效矿井安全生产与发展的主要因素之一。
目前国内为了防止采空区遗煤自燃，在完成采煤工作以后，不间断的往采空区中注入防灭火材料，例如氮气、黄泥浆等，并没有对采空区煤自燃发火情况的进行判断，而智能在线联动化的防灭火工艺较少，这种方式增加了经济成本，且频繁的注入氮气或黄泥浆，会造成富裕产生，导致降低环保效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，解决了现有采空区煤自燃预测和防灭火不能够智能实时响应处置问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，包括智能在线监测分析模块、数据智能显示模块、智能判识模块和防灭火联动控制模块；
智能在线监测分析模块包括多指标气体浓度传感器和温度传感器；数据智能显示模块包括实时显示单元和变化趋势单元，实时显示单元用于显示气体浓度和温度，变化趋势单元用于显示气体浓度、温度随时间变化的规律信息；当实时气体浓度、温度超过预设值时，智能判识模块发出预警；防灭火联动控制模块用于当接收到智能判识模块预警后，控制防灭火装置对采空区进行干预；当气体浓度、温度不高于预设值，且防灭火装置工作状态下，智能判识模块发出信号，防灭火联动控制模块控制防灭火装置关闭。
作为一种优选方案，智能在线监测分析模块包括井下取样装置和分析单元，井下取样装置包括主管，主管内设有若干支管，不同支管端部位于采空区内不同高度位置，每个支管端部均设有温度传感器和抽气泵；分析单元包括多指标气体浓度传感器和/或气相色谱仪，支管管道连接多指标气体浓度传感器和/或气相色谱仪。
作为一种优选方案，多指标气体浓度传感器用于测量包括CO、CH4、C2H4和O2在内的气体。
作为一种优选方案，分析单元和智能判识模块集成式设置在主机内，主机上设有电源开关和重启开关。
作为一种优选方案，主机上还设有存储器，存储器分别与分析单元和智能判识模块信号连接。
作为一种优选方案，防灭火装置为注氮装置或注浆装置，防灭火装置上设有电磁阀，电磁阀与防灭火联动控制模块信号连接，防灭火脸孔质控模块用于控制电磁阀的启闭。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过智能在线监测分析模块，对从采空区中采集出来的气体和温度进行实时的数值以及变化趋势线可视化显示，从而为技术人员掌握煤自燃的进度提供了充分的数据；
(2)通过将信息实时的传输给智能判识模块，可以更加迅速的判断采空区煤炭自燃的情况，并且通过智能判识，启停防灭火联动控制系统，从而实现对煤自燃防治的精准控制，体能了现有防治技术的智能化，可降低防灭火成本与现场用工量；
(3)本发明实现了对O2、CO、CH4、C2H4浓度和温度等方面的实时监测和可视化显示，直观显示气体的浓度随时间与测点温度的变化趋势；通过实时监测和智能判别，可对采空区危险状态实时预警与联动处置，这对于预防采空区煤自燃、提升采空区防灭火智能化水平具有十分重要的现实意义。
附图说明
图1是本发明实施例的采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的井下取样装置的结构示意图；
图3是本发明实施例的数据智能显示模块的结构示意图；
附图标记：
1、智能在线监测分析模块；2、数据智能显示模块；3、智能判识模块；4、防灭火联动控制模块；5、防灭火装置；6、井下取样装置；7、采空区；8、主管；9、支管；10、测温导线；11、温度传感器；12、抽气泵。
具体实施方式
本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
本说明书及权利要求的上下左右等方位名词，是结合附图以便于进一步说明，使得本申请更加方便理解，并不对本申请做出限定，在不同的场景中，上下、左右、里外均是相对而言。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，包括智能在线监测分析模块1、数据智能显示模块2、数据智能判识模块3和防灭火联动控制模块4，井下取样装置6。所述的井下取样装置6抽取采空区7不同位置的气体并且检测环境温度，通过束管和测温导线10将数据传输给智能在线监测分析系统装置，智能在线监测系统装置内置了O2、CO、CH4、C2H4等气体传感器，能够实时监测相应气体的浓度，并将相应气体的浓度数值实时显示在屏幕上，通过内置的信号数字输出及绘制出气体浓度变化曲线、温度随时间变化的曲线图，并通过储存器将生成的数据以及曲线图进行存储，智能判识模块3分别与智能在线监测分析模块1和防灭火联动控制模块4相连，实时接收智能在线监测分析模块1传输过来的数据，智能判识装置内置有判识系统，智能判识模块3自动根据CO浓度数值、CH4浓度数值、C2H4、O2等浓度数值，以及温度数值，与发生瓦斯爆炸和煤炭自燃的临界数值进行比较，如果超过了临界值，智能判识模块3发出预警，防灭火联动控制模块4上部连接防灭火装置5的电磁阀，防灭火装置5可以井下移动注氮装置或注氮管道，也可以是注浆装置，根据实际情况进行设置，防灭火联动控制模块4接收到智能判识模块3发出的预警，就会给与相应的防灭火装置5的电磁阀信号，电磁阀的阀体就会开启，启动防灭火装置5，待一段时间后，测量的采空区7内数据下降至安全范围，再次给与相应的防灭火装置5所在的电磁阀信号，将防灭火装置5关闭，防灭火系装置的启停实现联动注氮措施。
实施例2：
如图2所示，井下取样装置6由4寸钢制为保护管，内置有气体取样束管、测温管线，分别对采空区7不同的位置取样与温度测量；以束管为例，竖管与抽气泵12相连，抽出的空气通过束管送往智能在线监测系统装置；此外，温度传感器11测得的温度数据通过测温导线10传送给智能在线监测系统装置。
实施例3：
如图3所示，智能在线监测系统装置外部左侧有采空区7取样装置，采空区7气体接受装置连接井下束管装置，在气体接受装置尾部分成两路管道，用于区分不同的取样位置，与智能在线监测系统装置内部的气体传感器和温度传感器11相连接，智能在线监测系统装置外部设置有O2、CO、CH4、C2H4气体浓度随时间变化的趋势图显示器，实时显示相关气体浓度变化；温度随时间变化的趋势图显示器实时显示温度变化；在线指标显示器显示实时的温度和各种气体的浓度值。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，其特征在于，包括智能在线监测分析模块(1)、数据智能显示模块(2)、智能判识模块(3)和防灭火联动控制模块(4)；
智能在线监测分析模块(1)包括多指标气体浓度传感器和温度传感器(11)；数据智能显示模块(2)包括实时显示单元和变化趋势单元，实时显示单元用于显示气体浓度和温度，变化趋势单元用于显示气体浓度、温度随时间变化的规律信息；当实时气体浓度、温度超过预设值时，智能判识模块(3)发出预警；防灭火联动控制模块(4)用于当接收到智能判识模块(3)预警后，控制防灭火装置(5)对采空区(7)进行干预；当气体浓度、温度不高于预设值，且防灭火装置(5)工作状态下，智能判识模块(3)发出信号，防灭火联动控制模块(4)控制防灭火装置(5)关闭。
2.根据权利要求1所述的采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，其特征在于，所述智能在线监测分析模块(1)包括井下取样装置(6)和分析单元，井下取样装置(6)包括主管(8)，主管(8)内设有若干支管(9)，不同支管(9)端部位于采空区(7)内不同高度位置，每个支管(9)端部均设有温度传感器(11)和抽气泵(12)；分析单元包括多指标气体浓度传感器和/或气相色谱仪，支管(9)管道连接多指标气体浓度传感器和/或气相色谱仪。
3.根据权利要求2所述的采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，其特征在于，所述多指标气体浓度传感器用于测量包括CO、CH4、C2H4和O2在内的气体。
4.根据权利要求3所述的采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，其特征在于，所述分析单元和智能判识模块(3)集成式设置在主机内，主机上设有电源开关和重启开关。
5.根据权利要求4所述的采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，其特征在于，所述主机上还设有存储器，存储器分别与分析单元和智能判识模块(3)信号连接。
6.根据权利要求1所述的采空区煤自燃灾害智能在线监测与联动处置装置，其特征在于，所述防灭火装置(5)为注氮装置或注浆装置，防灭火装置(5)上设有电磁阀，电磁阀与防灭火联动控制模块(4)信号连接，防灭火脸孔质控模块用于控制电磁阀的启闭。
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