CN115045713A - 一种矿井通风阻力监测系统和监测方法 - Google Patents

一种矿井通风阻力监测系统和监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿井通风阻力监测系统和监测方法,包括通风阻力测量装置和控制系统;所述通风阻力测量装置安装在平巷段风门,包括U型压差计、压力传感器、三通和软管;所述U型压差计和压力传感器均安装在三通上,所述U型压差计的一端通过软管与进风侧风门连通,另一端通过软管与回风侧风门连通;所述压力传感器与软管连接;所述控制系统与压力传感器连接。本发明选择测量进回风联巷内风门两端相对压力差,形成以环网相对压力测定方式,可以直观性反映矿井、采区、工作面通风阻力分布情况。并接入控制系统,实现了矿井通风阻力在线监测、智能分析的功能。本发明结构简单,能够很好地帮助监控人员快速判定矿井通风阻力的分布。

Description

一种矿井通风阻力监测系统和监测方法
技术领域
本发明涉及煤矿通风技术领域,具体为一种矿井通风阻力监测系统和监测方法。
背景技术
矿井通风阻力测定工作是通风安全技术管理的重要内容之一,其目的在于了解矿井通风阻力分布情况,为采空区均压防火提供依据以及巷道贯通的通风系统模拟工作。通风阻力测量数据的真实性和时效性直接影响矿井通风安全管理决策的科学性和合理性。
传统的通风阻力测定方法分为压差计法和气压计法,而气压计法又分为逐点测试法和双测点同时测量法,无论何种方法,都需要大量的人力和时间投入方可完成,不利于日常动态分析矿井通风阻力分布的变化。
传统的通风阻力测定工作主要存在以下问题:(1)测定路线较少,不能较为全面地反映全矿井的通风基础数据,通风阻力测定具有相对片面性;(2)测量数据不能同时测定,存在很大的误差,导致数据可用性差;(3)矿井通风系统是不断变化的,随着时间的推移,旧巷道维护情况、新掘巷道的支护情况都会发生较大变化,导致相关的通风基础数据变化较大,不能真实反映当前实际情况。
公布号为CN112253253A的发明专利申请公开了一种用于煤矿通风系统阻力实时监测系统。该申请井下各通风巷道安设风速、负压传感器后,在通风系统阻力实时监测图上,标注各巷道通风阻力,以达到实时监测井下通风系统阻力,有效解决了目前除人工测定矿井通风系统阻力外,没有通风系统阻力实时监测系统的问题。该申请整体结构较负载,且也未完全解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:如何快速判定矿井通风阻力的分布。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种矿井通风阻力监测系统,包括通风阻力测量装置和控制系统;
所述通风阻力测量装置安装在平巷段风门,包括U型压差计、压力传感器、三通和软管;
所述U型压差计和压力传感器均安装在三通上,所述U型压差计的一端通过软管与进风侧风门连通,另一端通过软管与回风侧风门连通;所述压力传感器与软管连接;通过U型压差计和压力传感器来测量进回风联巷内风门两端相对压力差;
所述控制系统与压力传感器连接。
优点:本发明通过软管来接收两端的通风阻力,通过U型压差计和压力传感器来测量进回风联巷内风门两端相对压力差,形成以环网相对压力测定方式,可以直观性反映矿井、采区、工作面通风阻力分布情况。并接入控制系统,实现了矿井通风阻力在线监测、智能分析的功能。本发明结构简单,能够很好地帮助监控人员快速判定矿井通风阻力的分布。
优选地,所述控制系统内设置有通风阻力压差标准值,且还设置有压差标准值变化浮动范围;其中压差标准值的变化范围不超过30%。
优选地,每十五天采用通风多参数检测仪和U型压差计现场实测比对,若发现压力传感器监测值误差超过范围时,对其进行调校。
优选地,所述软管使用压缩空气用聚氨酯软管。
优选地,所述压力传感器采用GPD200A,测量范围为-25~5Kpa。
优选地,所述U型压差计的测量范围为±3000pa。
优选地,所述控制系统采用KJ218X煤矿安全监控系统WEB软件。
优选地,还包括显示屏,所述显示屏与控制系统连接。
本发明还公开了一种应用上述的矿井通风阻力监测系统的监测方法,包括如下步骤:
S1、将矿井通风阻力监测系统安装在平巷段风门处,软管的两端分别设置在进风侧和回风侧风门墙上;
S2、通过U形压差计和压力传感器来直接测量该平巷段风门的相对压力差,同时压力传感器将压差信号发送到控制系统;
S3、控制系统判断该压差信号是否处在控制系统内部设置的压差标准值变化浮动范围;
S4、若步骤S3的压差信号不在压差标准值变化浮动范围时,控制系统将触发报警信号,提醒监测人员及时发现并处理。
优选地,所述步骤S4还包括如下步骤:
S41、若步骤S3的压差信号位于压差标准值变化浮动范围时,控制系统将该压差信号以绿色标记形式在显示屏上显示;
S42、若步骤S3的压差信号不在压差标准值变化浮动范围时,控制系统将该压差信号以红色标记形式在显示屏上显示。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过软管来接收两端的通风阻力,通过U型压差计和压力传感器来测量进回风联巷内风门两端相对压力差,形成以环网相对压力测定方式,可以直观性反映矿井、采区、工作面通风阻力分布情况。并接入控制系统,实现了矿井通风阻力在线监测、智能分析的功能。本发明结构简单,能够很好地帮助监控人员快速判定矿井通风阻力的分布。实时了解矿井通风系统的阻力分布情况,为矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数。为通风系统调整、巷道贯通、采空区均压等通风系统快速分析提供了技术支撑。为矿井、采区、工作面的回风系统巷修提供有效的数据支撑。为矿井井下灾害防治和风流调节提供必要的基础资料。为矿井通风能力核定提供基础参数。
附图说明
图1为本发明的实施例的安装示意图;
图2为本发明的实施例的系统原理图;
图中:1、通风阻力测量装置;11、U型压差计;12、压力传感器;13、三通;14、软管。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案,现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
参阅图1,本实施例公开了一种矿井通风阻力监测系统,包括通风阻力测量装置1和控制系统(图未示出)。
通风阻力测量装置1安装在平巷段风门,因斜巷段风门受风门高差影响,需扣除空气重力势能,因此本实施例的通风阻力测量装置1必须选择在平巷段风门。
通风阻力测量装置1包括U型压差计11、压力传感器12、三通13和软管14;U型压差计11和压力传感器12均安装在三通13上,U型压差计11的一端通过软管14与进风侧风门连通,另一端通过软管14与回风侧风门连通;压力传感器12与软管14连接。
本实施例根据矿井通风阻力网络结构,选择符合矿井实际的风门位置及数量安装上述装置。原则上采煤工作面选择1组代表性风门,采区选择1-2组代表作性风门。
在软管14安装时,以穿墙管路钢管保护,软管14设置在钢管内部。并且在设置时,管路两端口高度一致,通气口垂直巷道风流方向。
控制系统与压力传感器12连接。本控制系统接入矿井监控系统,初步实现了矿井通风阻力在线监测、智能分析的功能。控制系统设置有显示屏来监测矿井全网络的通风阻力分布情况,不是单一的监测最大阻力路线的通风阻力。监控人员可以实时了解矿井通风系统的阻力分布情况,为采空区均压防火以及巷道贯通的通风系统模拟工作提供依据,为矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数。
控制系统内设置有标准值,且设置有状态值变化浮动范围,合理设定差压传感器报警值,本实施例中若变化浮动值超过标准值的30%,控制系统进行报警,提醒监控人员及时发现及时处理。
同时监控部门负责设备系统安装维护;在通风区每十五天采用通风多参数检测仪和U型压差计11现场实测比对,发现压力传感器12监测值误差超过范围的,进行调校。
本实施例通过设置软管14和U型压差计11,减少了机械误差,工作人员可以在现场直接读出相应矿井、采区、工作面的通风阻力值,省去了现场人工计算环节,便于通风系统管理。
本实施例的软管14使用压缩空气用聚氨酯软管,U型压差计11的测量范围为±3000pa,压力传感器12采用GPD200(A),测量范围为-25~5Kpa,控制系统采用KJ218X煤矿安全监控系统WEB软件。
如图2所示,本发明按照并联风网压力相等原理,在忽略各分支的位能差和分支内未安设通风动力设备的情况下,并联风网的总风压与各分支风压相等的原理,选择具有代表性的进、回风巷内风门之间安装连接管路,利用U型压差计11和压力传感器12测定相对压力形成矿井通风阻力监测系统。
按照并联风网压力相等的原理,图2中dec段和dfc段通风阻力一致,在dec段风门正负压端测定得到的静压差即是dfc段的通风阻力;同理,abc的通风阻力和adfc一致,在abc段风门正负压端测定得到的静压差即为adfc段通风阻力;ad段通风阻力为abc段风门压差与dec段风门压差的差值;以此类推逐步延伸至各工作面、各采区、各块段、各水平甚至全矿井。
因此,本实施例选择测定具有代表性的进回风联巷内风门两端相对压力差,形成以环网相对压力测定方式,可以直观性反映矿井、采区、工作面通风阻力分布情况,初步实现了通风阻力在线监测、智能分析的功能。监测人员可以在现场直接读出相应矿井、采区、工作面的通风阻力值,省去了现场人工计算环节,便于通风系统管理。本实施例仅需要测量进回风联巷内风门两端相对压力差,其它数据不需要测量,直接转换来形成矿井通风阻力监测系统,为矿井井下灾害防治和风流调节提供必要的基础资料。为矿井通风能力核定提供基础参数。
本实施例更加简单、实时地直观性反映矿井、采区、工作面通风阻力分布情况。与常规的在进回凤巷内的两端各设置一个压力传感器相比,在井下布置测点数量也较少,能够更加简单地测量,减少了监测人员的劳动强度。
本实施例的工作原理如下:将本实施例的通风阻力测量装置1设置在具有代表性的进回风联巷内风门两端压差,通过两侧的软管14来分别接收进回风联巷处的压力,并通过U型压差计11和压力传感器12来测量两端的压差,并将测量信号传递给控制系统,控制系统接收到相应的信号后,将该压差信号显示在显示屏上,监控人员能够根据显示屏上的信息实时了解矿井内的通风阻力的分布情况,为矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数。为通风系统调整、巷道贯通、采空区均压等通风系统快速分析提供了技术支撑。
实现了通风阻力在线监测、智能分析的功能。实时了解矿井通风系统的阻力分布情况,为矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数。为通风系统调整、巷道贯通、采空区均压等通风系统快速分析提供了技术支撑。为矿井、采区、工作面的回风系统巷修提供有效的数据支撑。为矿井井下灾害防治和风流调节提供必要的基础资料。为矿井通风能力核定提供基础参数。
本发明还公开了一种应用上述的矿井通风阻力监测系统的监测方法,包括如下步骤:
S1、将矿井通风阻力监测系统安装在平巷段风门处,软管14的两端分别设置在进风侧和回风侧风门墙上;
S2、通过U形压差计11和压力传感器12来直接测量该平巷段风门的相对压力差,同时压力传感器12将压差信号发送到控制系统;
S3、控制系统判断该压差信号是否处在控制系统内部设置的压差标准值变化浮动范围;
S4、若步骤S3的压差信号不在压差标准值变化浮动范围时,控制系统将触发报警信号,提醒监测人员及时发现并处理。
通过上述步骤,直接测定进回风联巷内风门两端压差,可以直观反映矿井、采区、工作面通风阻力分布情况。
在一些实施例中,步骤S4还包括如下步骤:
S41、若步骤S3的压差信号位于压差标准值变化浮动范围时,控制系统将该压差信号以绿色标记形式在显示屏上显示;
S42、若步骤S3的压差信号不在压差标准值变化浮动范围时,控制系统将该压差信号以红色标记形式在显示屏上显示。
将本装置测量的压差信号显示在显示屏上,并通过不同的颜色区分压差信号,监测人员能够清楚的了解相关压差信号的浮动情况,也能够查看相关压差信号历史浮动情况,结合上述数据,能够为矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数。
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。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式,本发明的保护范围不仅局限于上述实施例,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种矿井通风阻力监测系统,其特征在于:包括通风阻力测量装置(1)和控制系统;
所述通风阻力测量装置(1)安装在平巷段风门,包括U型压差计(11)、压力传感器(12)、三通(13)和软管(14);
所述U型压差计(11)和压力传感器(12)均安装在三通(13)上,所述U型压差计(11)的一端通过软管(14)与进风侧风门连通,另一端通过软管(14)与回风侧风门连通;所述压力传感器(12)与软管(14)连接;通过U型压差计(11)和压力传感器(12)来测量进回风联巷内风门两端相对压力差;
所述控制系统与压力传感器(12)连接。
2.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:所述控制系统内设置有通风阻力压差标准值,且还设置有压差标准值变化浮动范围;其中压差标准值的变化范围不超过30%。
3.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:每十五天采用通风多参数检测仪和U型压差计(11)现场实测比对,若发现压力传感器(12)监测值误差超过范围时,对其进行调校。
4.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:所述软管(14)使用压缩空气用聚氨酯软管。
5.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:所述压力传感器(12)采用GPD200A,测量范围为-25~5Kpa。
6.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:所述U型压差计(11)的测量范围为±3000pa。
7.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:所述控制系统采用KJ218X煤矿安全监控系统WEB软件。
8.根据权利要求1所述的矿井通风阻力监测系统,其特征在于:还包括显示屏,所述显示屏与控制系统连接。
9.一种应用权利要求1-8任一项所述的矿井通风阻力监测系统的监测方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、将矿井通风阻力监测系统安装在平巷段风门处,软管(14)的两端分别设置在进风侧和回风侧风门墙上;
S2、通过U形压差计(11)和压力传感器(12)来直接测量该平巷段风门的相对压力差,同时压力传感器(12)将压差信号发送到控制系统;
S3、控制系统判断该压差信号是否处在控制系统内部设置的压差标准值变化浮动范围;
S4、若步骤S3的压差信号不在压差标准值变化浮动范围时,控制系统将触发报警信号,提醒监测人员及时发现并处理。
10.根据权利要求9所述的矿井通风阻力监测方法,其特征在于:所述步骤S4还包括如下步骤:
S41、若步骤S3的压差信号位于压差标准值变化浮动范围时,控制系统将该压差信号以绿色标记形式在显示屏上显示;
S42、若步骤S3的压差信号不在压差标准值变化浮动范围时,控制系统将该压差信号以红色标记形式在显示屏上显示。
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