【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及煤礦瓦斯檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、近年來(lái)，隨著淺部煤炭資源的逐漸減少，深井開(kāi)采煤炭的規(guī)模不斷擴(kuò)大。眾多學(xué)者和專(zhuān)家經(jīng)過(guò)深入研究與大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，深井開(kāi)采面臨著嚴(yán)峻的瓦斯災(zāi)害挑戰(zhàn)。由于深井環(huán)境下的地應(yīng)力增大、煤層透氣性降低以及瓦斯賦存條件復(fù)雜等因素，瓦斯突出、瓦斯爆炸等事故發(fā)生的頻率顯著增加。提升瓦斯抽采效果已成為當(dāng)務(wù)之急。
2、目前，井下瓦斯抽采在參數(shù)檢測(cè)方面存在諸多短板。首先，智能瓦斯參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備覆蓋不足，鉆孔瓦斯抽采參數(shù)仍然主要依靠人工記錄，存在信息獲取滯后、人工巡檢頻次低、人為誤操作誤記錄等問(wèn)題，導(dǎo)致技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)判斷異常抽采事件。其次，現(xiàn)有瓦斯參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要用于單孔檢測(cè)，如檢測(cè)單個(gè)鉆孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛取⒘髁康龋诎惭b時(shí)通常需要對(duì)管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行大幅改造，面對(duì)工作面成百上千的鉆孔時(shí)，單孔檢測(cè)方法存在配套設(shè)備規(guī)模大、經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高、管控程序極度復(fù)雜等問(wèn)題，不滿(mǎn)足大規(guī)模連續(xù)監(jiān)測(cè)和礦企降低成本的需求。最后，現(xiàn)有瓦斯參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備需要直接接入抽采管路，在粉塵、水汽等雜質(zhì)長(zhǎng)期影響下，關(guān)鍵傳感部件被污染且不易清洗維護(hù)，進(jìn)而可靠性與精度降低，無(wú)法為瓦斯抽采工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，一些相關(guān)技術(shù)研究人員開(kāi)發(fā)了瓦斯參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備。但還存在未充分考慮每支路氣壓平衡所需時(shí)間、殘壓影響、管路清掃或依然需要進(jìn)行管路改造，且存在抽采管路與外界環(huán)境聯(lián)通的安全隱患等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題或缺陷，本專(zhuān)利
2、本專(zhuān)利技術(shù)的方案如下：一種煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，包括：設(shè)置于單孔抽采支管上的流量傳感器組件、取氣閥采樣管路組件及采集檢測(cè)裝置；
3、所述取氣閥采樣管路組件包括與多個(gè)單孔抽采支管取氣閥的出口端連通的氣體采樣管路，每個(gè)單孔抽采支管取氣閥上對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)氣體采樣管路(包括一號(hào)氣體采樣管路、二號(hào)氣體采樣管路、......、n號(hào)氣體采樣管路)，每個(gè)氣體采樣管路的另一端與采集檢測(cè)裝置上的一個(gè)進(jìn)氣口管路相連通；
4、所述采集檢測(cè)裝置包括機(jī)箱及設(shè)置機(jī)箱內(nèi)的多個(gè)進(jìn)氣口管路、用于供電的電源模塊、泵送管路、通閥進(jìn)樣器(例如六通閥)、信號(hào)采集模塊及主控模塊；每個(gè)進(jìn)氣口管路上設(shè)置有支路電磁閥(包括一號(hào)電磁閥、二號(hào)電磁閥、......、n號(hào)電磁閥)，多個(gè)進(jìn)氣口管路匯合后與泵送管路連通，泵送管路上依次設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感器、總控電磁閥及氣泵，泵送管路另一端與通閥進(jìn)樣器的一號(hào)接口相通，所述通閥進(jìn)樣器的二號(hào)接口、三號(hào)接口、四號(hào)接口分別連接機(jī)箱排氣口、甲烷傳感器及一氧化碳傳感器；所述通閥進(jìn)樣器的五號(hào)接口、六號(hào)接口分別與機(jī)箱上的一號(hào)巷道氣路接口和二號(hào)巷道氣路接口連通；所述信號(hào)采集模塊均通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式與卡鉗式流量傳感器組件、溫度傳感器、壓力傳感器、甲烷傳感器、一氧化碳傳感器連接；所述主控模塊通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式與信號(hào)采集模塊、電磁閥控制模塊連接。
5、進(jìn)一步地，所述每個(gè)氣體采樣管路上均設(shè)置有水塵過(guò)濾器。
6、進(jìn)一步地，還包括通訊模塊，通訊模塊包括無(wú)線(xiàn)通訊模塊和有線(xiàn)通訊模塊。
7、進(jìn)一步地，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與主控模塊相連接。
8、進(jìn)一步地，所述流量傳感器組件包括設(shè)置在多個(gè)單孔抽采支管上的卡鉗式流量傳感器；每個(gè)單孔抽采支管(包括一號(hào)單孔抽采支管、二號(hào)單孔抽采支管、......、n號(hào)單孔抽采支管)上至少設(shè)置一個(gè)卡鉗式流量傳感器。
9、作為本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面，還涉及一種煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，包括對(duì)多個(gè)電磁閥的控制方法，具體方法如下：電磁閥控模塊對(duì)一號(hào)電磁閥、二號(hào)電磁閥、......、n號(hào)電磁閥、總控電磁閥的開(kāi)斷進(jìn)行控制；一號(hào)電磁閥、二號(hào)電磁閥、......、n號(hào)電磁閥中任一路打開(kāi)時(shí)，其他路關(guān)閉，每次檢測(cè)一條支管中的氣體；一號(hào)電磁閥、二號(hào)電磁閥、......、n號(hào)電磁閥中任一路打開(kāi)時(shí)，總控電磁閥同步打開(kāi)，氣泵將對(duì)應(yīng)單孔抽采支管內(nèi)的氣體泵入檢測(cè)氣路中；充分氣體交換并洗去上次檢測(cè)殘留后，總控電磁閥關(guān)閉，在無(wú)泵干擾條件下測(cè)定氣體溫度與壓力；完成溫度與壓力測(cè)定后，總控電磁閥打開(kāi)，進(jìn)行后續(xù)甲烷和一氧化碳濃度測(cè)定；一號(hào)電磁閥、二號(hào)電磁閥、......、n號(hào)電磁閥全部關(guān)閉時(shí)，總控電磁閥同步關(guān)閉。
10、進(jìn)一步地，所述電磁閥控模塊通過(guò)電平高低狀態(tài)來(lái)進(jìn)行一號(hào)電磁閥、二號(hào)電磁閥、......、n號(hào)電磁閥的開(kāi)斷控制，具體步驟如下：
11、步驟一：總控電磁閥在設(shè)定的一段時(shí)間內(nèi)保持高電平，以便充分氣體交換并洗去上次檢測(cè)殘留。
12、步驟二：洗氣完成后，總控電磁閥置低電平并保持設(shè)定的一段時(shí)間，在無(wú)氣泵干擾條件下測(cè)定氣體溫度與壓力。
13、步驟三：完成溫度與壓力測(cè)定后，總控電磁閥再次置高電平并保持一段時(shí)間，進(jìn)行后續(xù)甲烷和一氧化碳濃度測(cè)定。
14、步驟四：完成氣體濃度測(cè)試后，一號(hào)電磁閥和總控電磁閥置低電平，此時(shí)所有電磁閥均為關(guān)閉狀態(tài)。
15、此后，待測(cè)單孔抽采支管對(duì)應(yīng)的電磁閥與總控電磁閥重復(fù)上述步驟一至步驟四，循環(huán)檢測(cè)各抽采支管參數(shù)。
16、進(jìn)一步地，還包括鉆孔氣體濃度檢測(cè)方法，具體方法如下：將通閥進(jìn)樣器上的一號(hào)接口與三號(hào)接口內(nèi)部聯(lián)通、二號(hào)接口與四號(hào)接口內(nèi)部聯(lián)通、五號(hào)接口六號(hào)接口內(nèi)部聯(lián)通；完成溫度與壓力測(cè)定后，總控電磁閥打開(kāi)，采樣氣體依此經(jīng)過(guò)一號(hào)接口和三號(hào)接口，依此進(jìn)入甲烷傳感器和一氧化碳傳感器，再經(jīng)四號(hào)接口和二號(hào)接口至排氣口匯入鉆孔瓦斯匯流管中；五號(hào)接口和六號(hào)接口相關(guān)通路中為巷道氣體。
17、進(jìn)一步地，還包括氣路吹掃及巷道氣體濃度檢測(cè)方法，具體方法為：一號(hào)接口與二號(hào)接口內(nèi)部聯(lián)通、五號(hào)接口與三號(hào)接口內(nèi)部聯(lián)通、六號(hào)接口和四號(hào)接口內(nèi)部聯(lián)通；采樣氣體經(jīng)過(guò)一號(hào)接口和二號(hào)接口至排氣口匯入鉆孔瓦斯匯流管中；由于巷道氣體為常壓，采樣氣體為負(fù)壓，在壓差作用下，巷道氣體經(jīng)五號(hào)接口和六號(hào)接口進(jìn)入甲烷傳感器、一氧化碳傳感器及相通氣路中，實(shí)現(xiàn)氣路吹掃清潔，以及巷道氣體中甲烷和一氧化碳濃度檢測(cè)。
18、進(jìn)一步地，還包括確定抽采支管內(nèi)正常參數(shù)范圍的方法，具體包括如下步驟：
19、步驟一：數(shù)據(jù)收集與整合
20、對(duì)多個(gè)抽采支管進(jìn)行監(jiān)測(cè)，收集每個(gè)支管在不同時(shí)間點(diǎn)的參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)包括但不限于瓦斯?jié)舛取囟取毫Φ取Ｋ鰠?shù)數(shù)據(jù)通過(guò)流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器等設(shè)備獲取，并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。
21、步驟二：數(shù)據(jù)預(yù)處理
22、對(duì)收集到的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、異常值剔除、數(shù)據(jù)歸一化等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)。
23、步驟三：統(tǒng)計(jì)分析
24、對(duì)預(yù)處理后的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算每個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征，包括平均值μ、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差σ、最大值及最小值。
25、步驟四：確定正常參數(shù)范本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括：設(shè)置于單孔抽采支管上的流量傳感器組件、取氣閥采樣管路組件及采集檢測(cè)裝置；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述每個(gè)氣體采樣管路上均設(shè)置有水塵過(guò)濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括通訊模塊，通訊模塊包括無(wú)線(xiàn)通訊模塊(21)和有線(xiàn)通訊模塊(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括顯示模塊(20)，所述顯示模塊(20)與主控模塊(19)相連接。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述流量傳感器組件包括設(shè)置在多個(gè)單孔抽采支管上的卡鉗式流量傳感器；每個(gè)單孔抽采支管上至少設(shè)置一個(gè)卡鉗式流量傳感器。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括對(duì)多個(gè)電磁閥的控制方法，具體方法如下：電磁閥控模塊(11)對(duì)一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、......、N號(hào)電磁閥(9)、總控電磁閥(10)的開(kāi)斷進(jìn)行控制；一號(hào)電磁
7.據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述電磁閥控模塊(11)通過(guò)電平高低狀態(tài)來(lái)進(jìn)行一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、......、N號(hào)電磁閥(9)的開(kāi)斷控制，具體步驟如下：
8.據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，還包括鉆孔氣體濃度檢測(cè)方法，具體方法如下：將通閥進(jìn)樣器(15)上的一號(hào)接口(15-1)與三號(hào)接口(15-3)內(nèi)部聯(lián)通、二號(hào)接口(15-2)與四號(hào)接口(15-4)內(nèi)部聯(lián)通、五號(hào)接口(15-5)與六號(hào)接口(15-6)內(nèi)部聯(lián)通；完成溫度與壓力測(cè)定后，總控電磁閥(10)打開(kāi)，采樣氣體依此經(jīng)過(guò)一號(hào)接口(15-1)和三號(hào)接口(15-3)，依此進(jìn)入甲烷傳感器(16)和一氧化碳傳感器(17)，再經(jīng)四號(hào)接口(15-4)和二號(hào)接口(15-2)至排氣口(24-5)匯入鉆孔瓦斯匯流管(32)中；五號(hào)接口(15-5)和六號(hào)接口(15-6)相關(guān)通路中為巷道氣體。
9.據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，還包括氣路吹掃及巷道氣體濃度檢測(cè)方法，具體方法為：一號(hào)接口(15-1)與二號(hào)接口(15-2)內(nèi)部聯(lián)通、五號(hào)接口(15-5)與三號(hào)接口(15-3)內(nèi)部聯(lián)通、六號(hào)接口(15-6)和四號(hào)接口(15-4)內(nèi)部聯(lián)通；采樣氣體經(jīng)過(guò)一號(hào)接口(15-1)和二號(hào)接口(15-2)至排氣口(24-5)匯入鉆孔瓦斯匯流管(32)中；由于巷道氣體為常壓，采樣氣體為負(fù)壓，在壓差作用下，巷道氣體經(jīng)五號(hào)接口(15-5)和六號(hào)接口(15-6)進(jìn)入甲烷傳感器(16)、一氧化碳傳感器(17)及相通氣路中，實(shí)現(xiàn)氣路吹掃清潔，以及巷道氣體中甲烷和一氧化碳濃度檢測(cè)。
10.據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，還包括確定抽采支管內(nèi)正常參數(shù)范圍的方法，具體包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括：設(shè)置于單孔抽采支管上的流量傳感器組件、取氣閥采樣管路組件及采集檢測(cè)裝置；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述每個(gè)氣體采樣管路上均設(shè)置有水塵過(guò)濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括通訊模塊，通訊模塊包括無(wú)線(xiàn)通訊模塊(21)和有線(xiàn)通訊模塊(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括顯示模塊(20)，所述顯示模塊(20)與主控模塊(19)相連接。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述流量傳感器組件包括設(shè)置在多個(gè)單孔抽采支管上的卡鉗式流量傳感器；每個(gè)單孔抽采支管上至少設(shè)置一個(gè)卡鉗式流量傳感器。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦孔中瓦斯多參量監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括對(duì)多個(gè)電磁閥的控制方法，具體方法如下：電磁閥控模塊(11)對(duì)一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、......、n號(hào)電磁閥(9)、總控電磁閥(10)的開(kāi)斷進(jìn)行控制；一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、......、n號(hào)電磁閥(9)中任一路打開(kāi)時(shí)，其他路關(guān)閉，每次檢測(cè)一條支管中的氣體；一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、......、n號(hào)電磁閥(9)中任一路打開(kāi)時(shí)，總控電磁閥(10)同步打開(kāi)，氣泵(14)將對(duì)應(yīng)單孔抽采支管內(nèi)的氣體泵入檢測(cè)氣路中；充分氣體交換并洗去上次檢測(cè)殘留后，總控電磁閥(10)關(guān)閉，在無(wú)泵干擾條件下測(cè)定氣體溫度與壓力；完成溫度與壓力測(cè)定后，總控電磁閥(10)打開(kāi)，進(jìn)行后續(xù)甲烷和一氧化碳濃度測(cè)定；一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、......、n號(hào)電磁閥(9)全部關(guān)閉時(shí)，總控電磁閥(10)同步關(guān)閉。
7.據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周朕蕊，衛(wèi)楨，張銳新，魯文瑞，李鵬飛，陳金良，黎帆，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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