便携式V₃₀瓦斯突出预测仪的制作方法

专利名称：便携式V₃₀瓦斯突出预测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种瓦斯突出预测仪，本瓦斯突出预测仪在考虑、。静态指标的同时，还结合块度系数a以及N字型变化等动态指标，进行突出预测，因此能够大大提高预测的准确性。
背景技术：
煤与瓦斯突出是煤矿中的重大的自然灾害之一，严重危害着煤矿生产安全和矿工生命安全。随着我国煤炭工业的发展，煤矿采掘深度和强度不断加大，突出矿井的数目与突出次数与规模也日趋加大。新中国成立自1950年发生首次突出以来，迄今已发生了近2万次突出，并发生过强度为12780t煤岩和瓦斯400km2的特大型突出，成为世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一。为了防止煤与瓦斯突出，我国科学工作者进行了长期多方面的研究工作，通过理论和实践，已经找到了一些预测和防治瓦斯突出的方法，并在生产中使用，取得了较好的效果。 目前，国内外比较广泛使用的预测方法有钻孔瓦斯涌出初速度法和钻屑瓦斯解吸指标法。 1.钻孔瓦斯涌出初速度法 钻孔瓦斯涌出初速度法是一种能反映突出三大要素的综合指标。该法受煤层透气系数影响比较大，因此，在透气性比较大的地点，它就不能正确地反映煤层的突出危险倾向。除此之外，其判断指标单纯地用瓦斯涌出量作为判断依据，虽然简便，但判断准确度不高。 2.钻屑瓦斯解吸指标法 钻屑瓦斯解吸指标法有Ah2和&法，目前我国主要使用这两种方法，而大部分都采用&这种方法，两种方法都以卸压初期瓦斯解吸速度(或解吸量)的大小反映煤层瓦斯含量。Atv^的值越大表明煤层突出危险性就越大。其主要的特点是方法简单可靠，便于推广运用。欠缺的部分是指标反映的是煤的强度和瓦斯含量的混合指标，有时这两个突出指标会产生互相制约，而导致测量数据反映不出煤的突出危险状况。 瓦斯突出是个复杂的动力现象，是瓦斯、地应力与煤的力学性质三者综合作用的结果，只有合理的考虑到各因数的作用，才能比较准确地预测出煤与瓦斯突出的危险程度。目前国内外使用的预测仪基本上是单一指标的，因而预测的准确度都难以提高。[0009] 目前使用的V3。突出预测指标来自原西德的研究成果，过去二十余年一直在我国使用，并取得一定的使用效果。、。指标系放炮落煤后30分钟内每吨煤的瓦斯涌出量，为一静态指标。V3。指标主要考虑煤层中的瓦斯含量，根据实验室实验结论，煤的瓦斯含量越高，其初期瓦斯解吸量就越大。煤的粒度越小，其初始解吸量也就越高。因此，V"也是瓦斯含量与煤强度的混合指标。V3。主要的优点是能真实的记录到煤块从煤体脱落后的全部瓦斯解吸量与瓦斯解吸特征，从而结算出瓦斯含量与煤的强度的相对指标，同时也与钻屑指标
法一样具有同样的缺陷，即只能反映发生突出时的瓦斯与强度指标，未能反映出地压活动而非局部信息。 V3。的临界值标值为9mVt，当大于此标值时，工作面将具有突出危险。第二个特征
是突出前^。呈N字型变化。但该项指标目前仅为感性认识，并未上升为量化指标；其次，由
于过去没有专门的测量仪器与统一的计算方法，也限制了它的应用范围。

实用新型内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种用Vw静态指标同时结
合其它动态指标、从而研究出预测更加准确的便携式v3。瓦斯突出预测仪，本预测仪能够自
动分析出瓦斯突出危险程度。 本实用新型的技术方案是这样实现的便携式V3。瓦斯突出预测仪，包括低浓甲烷监测元件、高浓甲烷监测元件、电源电路、时钟电路和单片机，电源电路用于给高、低浓甲烷监测元件供电，高、低浓甲烷监测元件分别通过信号放大电路和转换控制电路与单片机连接，时钟电路给单片机输入时钟信号，其特征在于所述单片机内设置有V3。指标比较器、块度系数a定义与计算判断模i央、V3。与移动V3。的比值n计算模块及其判断指标，并设置有比值n判断模块。 所述单片机通过驱动电路与声光报警器连接，以在危险情况下向外发出声光报警；单片机同时与作为输入的键盘和作为输出的显示器连接；本单片机也可以通过通讯接口电路与PC机双向连接。 本实用新型不但考虑到Vw这一静态指标，而且同时结合块度系数a和^。与移动V3。比值n这两个动态指标进行综合考量，克服了以前单一指标的不足。因此，本预测仪除了保持原有V3。特色外，还增加了煤的强度内容，以及动态指标n，实现工作面突出危险性的多元信息综合判断。本实用新型采用全自动测量判断方法，并具有采掘环境自适应功能，从而大大提高了预测的准确性。

图1-本实用新型电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 参见图1，从图上可以看出，本实用新型便携式^。瓦斯突出预测仪，包括低浓甲烷监测元件、高浓甲烷监测元件、信号放大电路、转换控制电路、电源电路、电池组、电池容量监视电路、充放电保护电路、时钟电路、看门狗和单片机。电源电路用于给低浓甲烷监测元件和高浓甲烷监测元件供电，单片机与充放电保护电路连接，充放电保护电路接充电输入，充放电保护电路再与电源电路和电池组连接，电池组分别与电源电路和电池容量监视电路连接，电池容量监视电路与单片机连接。低浓甲烷监测元件和高浓甲烷监测元件分别通过信号放大电路和转换控制电路与单片机连接。单片机同时与时钟电路和看门狗连接，由时钟电路给单片机输入时钟信号。 单片机通过驱动电路与声光报警器连接，以在需要时向外发出声光报警；单片机同时与作为输入的键盘和作为输出的显示器连接；本单片机也可以通过通讯接口电路与PC机双向连接。 本实用新型工作原理 放炮落煤工艺将煤层脱离煤体后，成为碎块，瓦斯就从煤块中解吸出来，其在一定时间内的瓦斯解吸量与煤层中的瓦斯含量有关，瓦斯含量高，煤层中的瓦斯压力大，煤层的突出危险程度就越高。因为工作面的落煤工艺和工作环境是基本保存不变的，因此、。可以作为用煤层瓦斯含量判断煤层突出危险性的工作指标。[0021] 本便携式V3。瓦斯突出预测仪的设计亮点 由于仅用瓦斯含量指标V3。预测工作面的突出危险性显然存在不足，因此本预测
仪除采用传统的Vw指标外，还采用瓦斯浓度的衰减趋势计算出块度系数(a)来辅助判断
工作面的危险程度。除此之外还对N字型变化进行量化，量化公式与标准如下 将计算出的V3。值储存在本地点的数据库中，每测定一次有一个数据，求出10个移
动^。数据(V3。移)，将V3。数据与移动、。(V3。移)进行对比则有比值(n)
"=，
Ko移 因此在单片机内设置有V3。指标比较器、块度系数a定义与计算判断模块、V3。与移动V3。的比值n计算模块及其判断指标，并设置有比值n判断模块，通过对上述指标的分析比较可得到不同的瓦斯突出危险程度。[0026] 具体的分析判别标准为 当0. 8 < n < 1. 2时，且V30小于9m3/t时为安全。[0028] 当n《0. 8或n > 1. 2时，且V30大于9m3/t时为危险。[0029] 当n《0. 8或n > 1. 2时，且V30小于9m3/t时为威胁。[0030] 块度系数判断标准如下 当a > 0. 75且V3。小于9m3/t时，煤较坚硬，不易突出； 当a > 0. 75且、。大于9m3/t时，煤较坚硬，突出威胁； 当0. 6 < a《0. 75且V3。小于9m3/t时，煤层变软，突出威胁； 当0. 6 < a《0. 75且V3。加大于9m3/t时，煤层变软，突出危险； 当a《0. 6且V3。小于9m3/t时，煤层松软，突出威胁； 当a《0. 6且V3。大于9m3/t时，煤层松软，突出危险。
权利要求便携式V30瓦斯突出预测仪，包括低浓甲烷监测元件、高浓甲烷监测元件、电源电路、时钟电路和单片机，电源电路用于给低浓甲烷监测元件和高浓甲烷监测元件供电，低浓甲烷监测元件和高浓甲烷监测元件分别通过信号放大电路和转换控制电路与单片机连接，时钟电路给单片机输入时钟信号，其特征在于所述单片机内设置有V30指标比较器、块度系数α定义与计算判断模块、V30与移动V30的比值n计算模块及其判断指标，并设置有比值n判断模块。
2. 根据权利要求1所述的便携式^。瓦斯突出预测仪，其特征在于所述单片机通过驱动电路与声光报警器连接。
3. 根据权利要求1或2所述的便携式V3。瓦斯突出预测仪，其特征在于所述单片机与作为输入的键盘和作为输出的显示器连接。
4. 根据权利要求3所述的便携式^。瓦斯突出预测仪，其特征在于所述单片机通过通讯接口电路与PC机双向连接。
专利摘要本实用新型涉及便携式V30瓦斯突出预测仪，包括低浓甲烷监测元件、高浓甲烷监测元件、时钟电路和单片机，高、低浓甲烷监测元件分别通过信号放大电路和转换控制电路与单片机连接，时钟电路给单片机输入时钟信号。在单片机内设置有V30指标比较器、块度系数α定义与计算判断模块、V30与移动V30的比值n计算模块及其判断指标，并设置有比值n判断模块。本实用新型除保持原有V30特色外，还增加了煤的强度内容，以及动态指标n，实现工作面突出危险性的多元信息综合判断，采用全自动测量判断方法，并具有采掘环境自适应功能，从而大大提高了预测的准确性。
文档编号E21F7/00GK201521317SQ20092020680
公开日2010年7月7日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者何金筹, 华福民, 吴渝, 吴琪, 徐东, 李小荣, 王渝, 苏文叔 申请人:重庆俞科矿山设备有限公司