CN202673367U

CN202673367U - 一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置

Info

Publication number: CN202673367U
Application number: CN 201220333233
Authority: CN
Inventors: 张斌; 张辰; 魏红艳; 贾晓红
Original assignee: SHANXI JU'AN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANXI JU'AN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-07-09

Abstract

本实用新型涉及一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，包括若干个信号采集装置，信号采集装置连接传输分站，传输分站连接环网交换机，环网交换机连接工控机，所述信号采集装置、传输分站和环网交换机通过线缆连接有本安电源；所述信号采集装置包括压力传感器和瓦斯探头，压力传感器通过液压胶管与瓦斯探头连接。本实用新型的有益效果为：对矿井综采工作面瓦斯突出可能性进行实时分析，给煤矿管理机关提供准确的瓦斯突出可能性数据，有效的减少瓦斯突出时带来的危险；为分析工作面瓦斯突出提供重要的瓦斯数据。

Description

一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置。

背景技术

煤炭是我国能源的主体，但是目前在煤炭生产过程中经常有重大事故发生，特别是瓦斯煤尘爆炸对社会经济发展的影响最为显著，严重影响着社会的和谐稳定及我国在国际社会上的形象。因此在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中指出公共安全是国家安全和社会稳定的基石，并确定国家公共安全技术的发展思路是“（1）加强对突发公共事件快速反应和应急处置的技术支持。以信息、智能化技术应用为先导，发展国家公共安全多功能、一体化应急保障技术，形成科学预测、有效防控与高效应急的公共安全技术体系。（2）提高早期发现与防范能力。重点研究煤矿等生产事故、突发社会安全事件和自然灾害、核安全及生物安全等的监测、预警、预防技术。”

煤矿瓦斯灾害主要有煤（岩）与瓦斯突出、诱发大量瓦斯涌出的冲击地压、瓦斯（煤尘）爆炸、瓦斯喷出、瓦斯涌出及浓度超限等几种灾害表现形式，其中尤以煤与瓦斯突出、瓦斯（煤尘）爆炸造成的伤害最大。对煤与瓦斯突出和冲击地压进行有效的预测和预警是一个世界性难题，它涉及工程岩体动力学、吸附解吸动力学、瓦斯煤岩体两相耦合力学、渗流力学、地质力学、地球物理学、自动控制、监测监控技术等不同专业的知识。而有效预防瓦斯煤尘爆炸还涉及燃烧爆炸动力学、气固两相吸附动力学、流体动力学、传质传热学等。因此，瓦斯灾害预警系统的研究是涉及多学科、多领域的复杂性科学问题。

90%左右瓦斯气体以吸附状态存在于煤层内，其余的以承压游离状态存在于煤岩体孔裂隙内。大地构造运动的作用使煤岩体内存在许多断层、褶曲、节理和裂隙等地质构造，这些地质构造改变了煤岩体物理力学性质，属弱结构面，同时也可能是高压游离瓦斯富集的场所，是煤（岩）与瓦斯突出易发生地点。在采掘作业影响下，当煤岩体的物理力学平衡状态破坏到一定程度时，为高压瓦斯能、弹性能、位能的释放创造了条件就会发生煤与瓦斯突出、冲击地压、瓦斯异常涌出等瓦斯灾害。因此，认识这种物理平衡状态的破坏过程及其伴随的物理现象，掌握瓦斯灾害发生的条件，提出瓦斯灾害预测预警技术指标是保障煤矿安全生产和瓦斯灾害预测预警监控系统研究研制的基础和前提。

国内外煤与瓦斯突出预测方法主要有：以扩散解吸指标为主的接触式方法，以电磁辐射波探测、无线电波透视探测技术、弹性波探测技术等地球物理方法为主的非接触式法，人工智能综合数学分析法。传统的接触式预测方法目前技术比较成熟，已纳入国家标准，但很难连续在线监测。非接触式预测方法可以实现连续监测，但该技术目前在煤矿井下应用还不成熟。因此，对现有技术应当进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，包括若干个信号采集装置，信号采集装置连接传输分站，传输分站连接环网交换机，环网交换机连接工控机，信号采集装置、传输分站和环网交换机通过线缆连接本安电源；所述环网交换机安装于矿井下具有以太网的地方，环网交换机通过工业光纤以太环网监控系统与工控机连接；所述信号采集装置包括压力传感器和瓦斯探头, 压力传感器通过液压胶管与瓦斯探头连接，所述压力传感器和所述瓦斯探头固定安装在液压支架上。

所述信号采集装置的个数为256个，信号采集装置通过线缆快速插座经总线串联，信号采集装置通过总线与传输分站连接。

优选的，所述环网交换机通过RS232或以太网接口与所述工控机连接。

本实用新型的有益效果为：对矿井综采工作面瓦斯突出可能性进行实时分析，给煤矿管理机关提供准确的瓦斯突出可能性数据，有效的减少瓦斯突出时带来的危险；为分析工作面瓦斯突出提供重要的瓦斯数据。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置的采集装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置的传输示意图；

图3是本实用新型实施例所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置的安装示意图；

图4是本实用新型实施例所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置的采场支架载荷与工作面位置的回归关系图；

图5是本实用新型实施例所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置的煤壁前方支承压力峰值位置与工作面位置的对应关系图；

图6是本实用新型实施例所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置的工作面煤与瓦斯突出预测模型图。

图中：

1、信号采集装置；2、传输分站；3、环网交换机；4、本安电源；5、工业光纤以太环网监控系统；6、工控机；7、液压支架；8、总线；9、压力传感器；10、瓦斯探头；11、液压胶管。

具体实施方式

如图1所示，每个信号采集装置1包含压力传感器9和瓦斯探头10，用液压胶管11连接组成一个瓦斯防突装置，随着采煤工作的进行，液压支架7周期性的降架、升架等系列动作，基于采场支架压力传感器9压力数据的变化反映出工作面前方煤壁支承压力位置分布规律，结合瓦斯探头10的数据变化，分析出瓦斯突出可能性。

如图2所示，煤矿井下工作面瓦斯防突装置可包含多个工作面瓦斯防突分析，每个工作面可安装256个信号采集装置1，信号采集装置1将压力传感器9和瓦斯探头10探测到的信号转换成电信号，每台信号采集装置1可通过总线8串联。信号采集装置1采集、处理后的数据通过总线8传输到传输分站2；传输分站2与本安电源4主要安装在设备列车上，所有的设备统一由设备列车上安装的本安电源4供电，电源接入传输分站2后，传输分站2下位总线接口将信号和电源合并为一条电缆输出，所有安装、配接均采用一条矿用抗拉型快速连接装置，简化安装流程。传输分站2将信号通过环网交换机3送入工业光纤以太环网监控系统5；本安电源4通过电源输入接口分别给信号采集装置1、传输分站2、环网交换机3提供本安电源；地面监控中心中的工控机6，可直接从工业光纤以太环网监控系统5中提取信号采集装置1的信号，进行量化、处理、分析等；工控机6能够实时进行日常监测及瓦斯突出可能性预测。

如图3所示，在综采工作面靠近回风巷（下部）每隔5个液压支架安装设备进行监测；在综采工作面靠近设备巷（上部）每隔10个液压支架液压支架安装设备进行监测；在综采工作面中部每个液压支架安装设备进行密集监测；在综采工作面靠近设备巷（上部）每隔10个液压支架安装设备进行密集监测。每个液压支架7上分别安装采集信号装置1，实时监测支架左柱、右柱、平衡千斤顶的压力及瓦斯的数据，由计算机进行分析与解释，达到自动识别与判定，达到根据采场支架载荷、矿压显现规律及瓦斯实时监测来预测瓦斯突出可能性的综合判定目的。

如图4所示，依据国内外采场支架载荷的长期观测研究，在工作面长度方向上，液压支架7载荷与位置成抛物线型分布规律，即有

Figure 201220333233X100002DEST_PATH_IMAGE002

如图5所示，依据工作面前方支承压力的分布规律研究，其前方最大支承压力（KrH）位置（y）与工作面位置（x）也为二次抛物线关系，即有

Figure 201220333233X100002DEST_PATH_IMAGE004

支架载荷分布与支撑压力分布的相似性以及内在关系，对于支架载荷而言，与工作面位置（x）成抛物线关系，而工作面煤壁前方的最大支承压力峰值位置（y）与工作面位置（x）也成二次函数关系，则可用支承压力信号间接预测出支承压力位置y，即

如图6所示，在已知支承压力峰值位置（y）与峰值应力（KrH）的情况下，考虑煤层瓦斯压力（pgas）的联合作用，参见工作面煤壁与瓦斯突出的模型（图3），预测煤与瓦斯突出可能性的综合判定式为

（1）

式中Ptd-煤与瓦斯突出的动力，KN；P总阻-煤与瓦斯突出的总阻力，KN。依据公式（1）判定工作面没与瓦斯突出的可能性，进行瓦斯突出预警。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，包括若干个信号采集装置（1），其特征在于：信号采集装置（1）连接传输分站（2），传输分站（2）连接环网交换机（3），环网交换机（3）通过工业光纤以太环网监控系统（5）与工控机（6）连接；信号采集装置（1）、传输分站（2）和环网交换机（3）通过线缆连接本安电源（4）；所述信号采集装置（1）包括压力传感器（9）和瓦斯探头（10），压力传感器（9）通过液压胶管（11）与瓦斯探头（10）连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，其特征在于：所述信号采集装置（1）的个数为256个，信号采集装置（1）通过线缆快速插座经总线（8）串联，信号采集装置（1）通过总线（8）与传输分站（2）连接。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，其特征在于：所述环网交换机（3）通过RS232或以太网接口与所述工控机（6）连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种煤矿井下工作面瓦斯防突装置，其特征在于：所述压力传感器（9）和所述瓦斯探头（10）固定安装在液压支架（7）上。