一种煤矿井下采空区的火灾预警灭火系统的制作方法

1.本发明涉及煤矿生产技术领域，具体为一种煤矿井下采空区的火灾预警灭火系统。


背景技术：

2.煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域，煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等，煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种，在煤矿开采的过程中会出现采空区，采空区就是在煤矿施工作业中，将煤炭或者一些煤矸石开采之后形成的孔洞及空腔，在煤炭资源开采过程中，其存在一定的煤块、煤渣，煤尘等可燃物，矿井中也会产生甲烷、氧气等可燃性气体给煤矿自燃提供了非常便利的物质条件，煤矿自燃对煤矿整体的生产安全有极大的威胁，同时在一定程度上制约着煤矿的生产与作业，因此，防治采空区自燃火灾不仅需要使每一个人都能认识到采空区自燃火灾的严重性，加强队伍管理，提高他们的整体素质业务水平，能够熟练解决因地质、自燃条件变化而出现的各种事件，并且具有先进的技术设备、设施，采取相应的有效的措施，才能从根本上杜绝这类事故的发生。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种煤矿井下采空区的火灾预警灭火系统，采用的技术方案是，包括预警系统和灭火系统，所述预警系统包括感温光纤、多参数监控装置主机和气体采集装置，所述感温光纤为分布式光纤，感温光纤铺设在采空区内，所述感温光纤与多参数监控装置主机之间通过矿用通讯光缆进行连接，所述灭火系统包括储氮罐、气动电磁截止阀和注氮管，所述储氮罐的侧壁设有注氮管，注氮管的一端连通储氮罐，注氮管的另一端采空区，注氮管上设有气动电磁截止阀，还包括plc控制器，所述plc 控制器与多参数监控装置主机和气动电磁截止阀之间电连接，plc控制器通过井下环网连接地面服务器，通过将感温光纤分布铺设在采空区内，从而可以对采空区内的空间温度进行实时监测，感温光纤可以将监测结果传递至多参数监控装置主机，多参数监控装置主机将结果传递至plc控制器，plc控制器通过井下环网传递至地面服务器，通过地面服务器可以对结果进行分析和显示，对温度测量异常值进行及时报警，通过气体采集装置可以对采空区内的空气进行采集并分析，从而可以对采空区内的易燃性气体进行检测，当温度异常或者发生火灾时，打开气动电磁截止阀，从而可以使储氮罐内的氮气沿注氮管进入采空区内，从而可以进行降温灭火。
4.作为本发明的一种优选技术方案，所述气体采集装置包括气体传感器、粉尘过滤器、压力变送器、空气发生器、气动电磁阀组、气体束管、水环式真空泵和主通风管道，所述
气体束管为多芯束管，且分布在采空区内，气体束管连通空气发生器，气体束管上设有气动电磁阀组，所述空气发生器上设有六个气体传感器接口，其中五个气体传感器接口设有粉尘过滤器，粉尘过滤器上设有气体传感器，另外一个气体传感器接口设有压力变送器，所述气体传感器与多参数监控装置主机之间电连接，所述主通风管道连通采空区，主通风管道连通水环式真空泵，水环式真空泵连通空气发生器，压力变送器和气动电磁阀组均与plc控制器电连接，通过水环式真空泵可以使气体束管形成负压，即井下外部压力大于气体束管内的压力，使井下气体被吸入气体束管，plc控制器可控制气动电磁阀组使气体进入空气发生器，然后经由粉尘过滤器可以对空气中的粉尘进行过滤，然后气体进入气体传感器进行分析，气体传感器检测到气体数据上传到多参数监控装置主机进行显示和分析。
5.作为本发明的一种优选技术方案，所述气体传感器为五个，且分别为一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器和甲烷传感器，可以同时对空气中的一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢和甲烷进行监测。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述矿用通讯光缆为聚氯乙烯阻燃光缆，可以用来避免因高温或者火灾而影响信号的传输。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述多参数监控装置主机和plc控制器上均设有触摸液晶显示屏，可以更直观的查看监控与预测的结果。
8.作为本发明的一种优选技术方案，还包括气动电磁球阀，所述气动电磁球阀置于水环式真空泵和空气发生器之间的连接管上，气动电磁球阀与plc 控制器之间电连接，可以用来避免在没有进行监测时气体会进入空气发生器内。
9.作为本发明的一种优选技术方案，还包括天线，所述天线安装在plc 控制器，可以用来方便进行无线通讯。
10.作为本发明的一种优选技术方案，还包括供氮管和手动球阀，所述供氮管置于储氮罐的侧壁，供氮管连通储氮罐，供氮管上设有手动球阀，可以用来方便向储氮罐内添加氮气。
11.作为本发明的一种优选技术方案，还包括气体压力表，所述气体压力表置于储氮罐的侧壁，气体压力表的感应端置于储氮罐内，可以用来监测储氮罐内的气压。
12.作为本发明的一种优选技术方案，还包括气体安全阀，所述气体安全阀安装在储氮罐上，气体安全阀与plc控制器之间电连接，可以用来保证储氮罐的安全。
13.本发明的有益效果：本发明通过将感温光纤分布铺设在采空区内，从而可以对采空区内的空间温度进行实时监测，感温光纤可以将监测结果传递至多参数监控装置主机，多参数监控装置主机将结果传递至plc控制器，plc控制器通过井下环网传递至地面服务器，通过地面服务器可以对结果进行分析和显示，对温度测量异常值进行及时报警，水环式真空泵可以使气体束管形成负压，即井下外部压力大于气体束管内的压力，使井下气体被吸入气体束管， plc控制器可控制气动电磁阀组使气体进入空气发生器，然后经由粉尘过滤器可以对空气中的粉尘进行过滤，然后气体进入气体传感器进行分析，气体传感器检测到气体数据上传到多参数监控装置主机进行显示和分析，从而可以对采空区内的易燃性气体进行检测，当温度异常或者发生火灾时，打开气动电磁截止阀，从而可以使储氮罐内的氮气沿注氮管进入采空区内，从而可以进行降温灭火。
附图说明
14.图1为本发明结构示意图；
15.图2为本发明多参数监控装置主机结构示意图；
16.图3为本发明plc控制器结构示意图；
17.图4为本发明空气发生器结构示意图；
18.图5为本发明a处布局放大结构示意图。
19.图中：1感温光纤、2多参数监控装置主机、3矿用通讯光缆、4气体传感器、5粉尘过滤器、6压力变送器、7气动电磁球阀、8plc控制器、9天线、10空气发生器、11气动电磁阀组、12气体束管、13水环式真空泵、14主通风管道、15供氮管、16手动球阀、17储氮罐、18气体压力表、19气体安全阀、20气动电磁截止阀、21注氮管。
具体实施方式
20.实施例1
21.如图1至图5所示，本发明公开了一种煤矿井下采空区的火灾预警灭火系统，采用的技术方案是，包括预警系统和灭火系统，预警系统包括感温光纤1、多参数监控装置主机2和气体采集装置，感温光纤1为分布式光纤，感温光纤1铺设在采空区内，感温光纤1与多参数监控装置主机2之间通过矿用通讯光缆3进行连接，灭火系统包括储氮罐17、气动电磁截止阀20和注氮管 21，储氮罐17的侧壁设有注氮管21，注氮管21的一端连通储氮罐17，注氮管21的另一端采空区，注氮管21上设有气动电磁截止阀20，还包括plc控制器8，plc控制器8与多参数监控装置主机2和气动电磁截止阀20之间电连接，plc控制器8通过井下环网连接地面服务器，通过将感温光纤1分布铺设在采空区内，从而可以对采空区内的空间温度进行实时监测，感温光纤1可以将监测结果传递至多参数监控装置主机2，多参数监控装置主机2将结果传递至plc控制器8，plc控制器8通过井下环网传递至地面服务器，通过地面服务器可以对结果进行分析和显示，对温度测量异常值进行及时报警，水环式真空泵13可以使气体束管12形成负压，即井下外部压力大于气体束管12内的压力，使井下气体被吸入气体束管12，plc控制器8可控制气动电磁阀组11 使气体进入空气发生器10，然后经由粉尘过滤器5可以对空气中的粉尘进行过滤，然后气体进入气体传感器4进行分析，气体传感器4将检测到气体数据上传到多参数监控装置主机2进行显示和分析，从而可以对采空区内的易燃性气体进行检测，当温度异常或者发生火灾时，打开气动电磁截止阀20，从而可以使储氮罐17内的氮气沿注氮管21进入采空区内，从而可以进行降温灭火。
22.作为本发明的一种优选技术方案，气体采集装置包括气体传感器4、粉尘过滤器5、压力变送器6、空气发生器10、气动电磁阀组11、气体束管12、水环式真空泵13和主通风管道14，气体束管12为多芯束管，且分布在采空区内，气体束管12连通空气发生器10，气体束管12上设有气动电磁阀组11，空气发生器10上设有六个气体传感器接口，其中五个气体传感器接口设有粉尘过滤器5，粉尘过滤器5上设有气体传感器4，另外一个气体传感器接口设有压力变送器6，气体传感器4与多参数监控装置主机2之间电连接，主通风管道14连通采空区，主通风管道14连通水环式真空泵13，水环式真空泵13 连通空气发生器10，压力变送器6和气动电磁阀组11均与plc控制器8电连接，通过水环式真空泵13可以使气体束管12形成负压，即井下外部压力大于气体束管12内的压力，使井下气体被吸入气体束管12，plc控制器8
可控制气动电磁阀组11使气体进入空气发生器10，然后经由粉尘过滤器5可以对空气中的粉尘进行过滤，然后气体进入气体传感器4进行分析。
23.作为本发明的一种优选技术方案，气体传感器4为五个，且分别为一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器和甲烷传感器，可以同时对空气中的一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢和甲烷进行监测。
24.作为本发明的一种优选技术方案，矿用通讯光缆3为聚氯乙烯阻燃光缆，可以用来避免因高温或者火灾而影响信号的传输。
25.作为本发明的一种优选技术方案，多参数监控装置主机2和plc控制器8上均设有触摸液晶显示屏，可以更直观的查看监控与预测的结果。
26.作为本发明的一种优选技术方案，还包括气动电磁球阀7，气动电磁球阀7置于水环式真空泵13和空气发生器10之间的连接管上，气动电磁球阀7 与plc控制器8之间电连接，可以用来避免在没有进行监测时气体会进入空气发生器10内。
27.作为本发明的一种优选技术方案，还包括天线9，天线9安装在plc控制器8，可以用来方便进行无线通讯。
28.作为本发明的一种优选技术方案，还包括供氮管15和手动球阀16，供氮管15置于储氮罐17的侧壁，供氮管15连通储氮罐17，供氮管15上设有手动球阀16，可以用来方便向储氮罐17内添加氮气。
29.作为本发明的一种优选技术方案，还包括气体压力表18，气体压力表 18置于储氮罐17的侧壁，气体压力表18的感应端置于储氮罐17内，可以用来监测储氮罐17内的气压。
30.作为本发明的一种优选技术方案，还包括气体安全阀19，气体安全阀 19安装在储氮罐17上，气体安全阀19与plc控制器8之间电连接，可以用来保证储氮罐17的安全。
31.本发明的工作原理：将感温光纤1与气体束管12均铺设在采空区内，将感温光纤1分布铺设在采空区内，从而可以对采空区内的空间温度进行实时监测，感温光纤1可以将监测结果传递至多参数监控装置主机2，多参数监控装置主机2将结果传递至plc控制器8，plc控制器8通过井下环网传递至地面服务器，通过地面服务器可以对结果进行分析和显示，对温度测量异常值进行及时报警，水环式真空泵13可以使气体束管12形成负压，即井下外部压力大于气体束管12内的压力，使井下气体被吸入气体束管12，plc控制器8可控制气动电磁阀组11使气体进入空气发生器10，然后经由粉尘过滤器5可以对空气中的粉尘进行过滤，然后气体进入气体传感器4进行分析，气体传感器 4将检测到气体数据上传到多参数监控装置主机2进行显示和分析，从而可以对采空区内的易燃性气体进行检测，通过设置五个气体传感器4可以同时对空气中的一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢和甲烷进行监测，当温度异常或者发生火灾时，打开气动电磁截止阀20，从而可以使储氮罐17内的氮气沿注氮管21进入采空区内，从而可以进行降温灭火，从而可以对采空区进行火灾预警，并在温度异常或者发生火灾时及时进行灭火，保证生产的安全性。本发明涉及的电路连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于广泛使用的现有技术。
32.本文中未详细说明的部件为现有技术。
33.上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做
出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。