CN104500138B - 煤矿掘进工作面煤与瓦斯突出报警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿掘进工作面煤与瓦斯突出报警方法，本报警方法包括合理的传感器设置方法，通过实时监测甲烷浓度、风向、风速传感器的数据变化与传感器故障，实时分析传感器的数据变化与传感器故障信息，如信息异常的组合情况符合报警条件，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号。本报警方法充分考虑了煤矿掘进工作面煤与瓦斯突出的各种特征特点，实施简单，可较为准确地判定掘进工作面的煤与瓦斯突出，可有效避免煤与瓦斯突出引发瓦斯***等事故，避免或减少由于瓦斯窒息和瓦斯***造成人员伤亡。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿掘进工作面煤与瓦斯突出报警方法，该方法涉及传感器和通信等领域。
背景技术
煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产。我国煤矿发生重特大事故中，多数为重特大瓦斯事故，瓦斯事故所造成的伤亡人数也是所有煤矿事故中所占比例最大的。因此，瓦斯事故防治十分重要。
瓦斯事故包括瓦斯***、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯燃烧等事故。为避免或减少煤与瓦斯突出事故发生，人们提出了多种煤或岩与瓦斯突出防治方法，在煤矿安全生产工作中发挥着重要作用。但现有煤与瓦斯突出实时监测与预报方法(包括微震、声发射、电磁辐射、红外辐射等)误报率和漏报率还较高，难以满足煤矿安全生产的需要。
煤矿井下的掘进工作面易发生煤与瓦斯突出，如能准确地判定该区域的煤与瓦斯突出，可有效避免煤与瓦斯突出引发瓦斯***等事故，避免或减少由于瓦斯窒息和瓦斯***造成人员伤亡。
发明内容
本发明提出了一种煤矿掘进工作面煤与瓦斯突出报警方法，具体方法如下：
1.在煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面及其回风流中、采区进风巷、采区回风巷，一翼进风巷、一翼回风巷、总进风巷、总回风巷这些区域位置放置全量程或高低浓甲烷传感器；在掘进巷道回风流、采区回风巷、一翼回风巷和总回风巷这些区域位置放置风速传感器；在掘进工作面进风的分风口(以下简称掘进工作面进风)处、采区进风巷、一翼进风巷、总进风巷这些区域位置放置风向传感器；在相关分站和电源工作正常，传感器位置设置正确的情况下，实时监测以上甲烷浓度、风向、风速传感器的数据变化与传感器故障，通过分析传感器的数据变化与传感器故障信息，如异常信息的组合情况符合报警条件，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
2.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4，掘进巷道回风流风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
3.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4，采区回风巷风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
4.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4，一翼回风巷风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
5.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；总回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4，总回风巷风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
6.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4；总回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
7.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进工作面进风风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
8.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区进风巷风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
9.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼进风巷风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
10.当掘进工作面甲烷传感器故障或监测到的甲烷浓度迅速增高；掘进巷道回风流甲烷传感器故障或监测到的甲烷浓度迅速增高；总进风巷风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
11.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区进风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.5％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
12.当掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼进风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.5％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
13.当掘进工作面甲烷传感器故障或监测到的甲烷浓度迅速增高；掘进巷道回风流甲烷传感器故障或监测到的甲烷浓度迅速增高；总进风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.5％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
附图说明
图1井下监控***示意图。
图2煤矿掘进工作面传感器安装位置示意图。
具体实施方式
所述报警方法需由井下监控***采集各传感器信号，由监控服务器实现数据分析，由如图1所示井下监控***包括：
1.监控服务器(1)；负责对各传感器信号进行采集、存储，并监测甲烷浓度、风向、风速传感器的数据变化与传感器故障，通过分析数据变化和故障信息发出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源。
2.监控主机(2)；生产管理人员通过监控主机查看传感器的数据变化与传感器故障，可手动发出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，下发调度指令通知撤出煤矿井下作业人员。并可从监控服务器调取历史监控数据。
3.监控备用机(3)；当监控主机发生故障，通过监控备用机进行工作。
4.网络交换机(4)；负责所有接入矿用以太网的设备的管理和数据交换。
5.井下交换机(5)；负责分站的接入和数据交换。
6.分站(6)；负责传感器的接入和数据交换。
7.甲烷传感器(7)；当甲烷浓度达到报警浓度时，发出报警信号；当甲烷浓度达到断电浓度时，切断相关区域电源。
8.风速传感器(8)；当风速异常时，发出报警信号。
9.风向传感器(9)；当发生风流逆转时，发出报警信号。
在掘进工作面T1，掘进工作面回风流中T2、采区进风巷T5、采区回风巷T6，一翼进风巷T7、一翼回风巷T8、总进风巷T9、总回风巷T10这些区域位置，分别放置全量程或高低浓甲烷传感器T1J、T2J、T5J、T6J、T7J、T8J、T9J、T10J；其中T8J和T10J报警值设定为甲烷浓度0.7％；T5J、T7J、T9J报警值设定为甲烷浓度0.5％；T1J、T2J、T6J报警值设定为甲烷浓度1.0％。
在掘进巷道回风流T2、采区回风巷T6、一翼回风巷T8和总回风巷T10这些区域位置，分别放置风速传感器T2S、T6S、T8S、T10S；
在掘进工作面进风的分风口T3、采区进风巷T5、一翼进风巷T7、总进风巷T9这些区域位置，分别放置风向传感器T3F、T5F、T7F、T9F。
掘进工作面传感器设置位置如图2所示，具体包括：
1.掘进工作面位置，甲烷传感器(201)T1J。
2.掘进巷道回风流位置，甲烷传感器(202)T2J和风速传感器(203)T2S。
3.掘进工作面进风的分风口位置，风速传感器(204)T3F。
监控服务器实时传感器数据，当发现某个甲烷传感器突然故障或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值，则判定该甲烷传感器数据异常；当发现某个风向传感器报警，则判定该风向传感器数据异常；同时参考监测到的风速不低于正常值时的风速传感器；根据以下故障判断表判断是否符合报警条件，如符合则报警。
Claims (11)
1.一种煤矿掘进工作面煤与瓦斯突出报警方法，其特征在于：煤矿井下，在煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面及其回风流中、采区进风巷、采区回风巷，一翼进风巷、一翼回风巷、总进风巷、总回风巷放置全量程或高低浓甲烷传感器；在掘进巷道回风流、采区回风巷、一翼回风巷和总回风巷放置风速传感器；在掘进工作面进风的分风口处、采区进风巷、一翼进风巷、总进风巷放置风向传感器；在相关分站和电源工作正常，传感器位置设置正确的情况下，实时监测以上甲烷、风向、风速传感器的数据变化与传感器故障，实时分析传感器的数据变化与传感器故障信息，如信息异常的组合情况符合报警条件，则发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员；报警条件包括：
a)掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4，掘进巷道回风流风速传感器监测到的风速不低于正常值时；
b)掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进工作面进风的分风口风向传感器监测到风流逆转时；
所述报警方法需由井下监控***采集各传感器信号，由监控服务器实现数据分析，所述井下监控***包括监控服务器、监控主机、监控备用机、网络交换机、井下交换机、分站、甲烷传感器、风速传感器、风向传感器；监控服务器负责对各传感器信号进行采集、存储，并监测甲烷浓度、风向、风速传感器的数据变化与传感器故障，通过分析数据变化和故障信息发出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源。
2.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4，采区回风巷风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
3.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4，一翼回风巷风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
4.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；总回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4，总回风巷风速传感器监测到的风速不低于正常值时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
5.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4；总回风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.7％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
6.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区进风巷风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
7.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼进风巷风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
8.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障或监测到的甲烷浓度迅速增高；掘进巷道回风流甲烷传感器故障或监测到的甲烷浓度迅速增高；总进风巷风向传感器监测到风流逆转时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
9.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；采区进风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.5％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
10.如权利要求1所述的报警方法，其特征在于：掘进工作面甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；掘进巷道回风流甲烷传感器故障，或监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值1.0％CH4；一翼进风巷甲烷传感器监测到的甲烷浓度迅速增高或达到报警值0.5％CH4时，发出煤与瓦斯突出报警和断电闭锁信号，切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源，通知撤出煤矿井下作业人员。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |