煤与瓦斯突出监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统电连接煤与瓦斯突出监测分站，特点在于：煤与瓦斯突出监测分站电连接多个煤与瓦斯突出监测装置，由隔爆兼本安电源为煤与瓦斯突出监测分站、多个煤与瓦斯突出监测装置供电，煤与瓦斯突出监测装置由外壳内甲烷传感器、空气压力传感器、风向传感器构成，煤与瓦斯突出监测分站以主控单元为核心分别电连接供电电路、液晶显示屏、通讯端口、声光报警模块、信号采集单元，同时供电电路为信号采集单元、声光报警模块供电。本实用新型能实时监测煤与瓦斯突出发生时空气压力、瓦斯浓度、风向指标，自动报警，结合监测方法。可判断煤与瓦斯突出事故发生时间、地点等。
【专利说明】煤与瓦斯突出监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿井下煤与瓦斯突出监测技术及装备，尤其涉及煤与瓦斯突出监测系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内外煤矿对煤与瓦斯突出事故都比较重视，对煤与瓦斯突出预警技术进行了大量的理论和实践研究，然而却对如何及时的判断已经发生的煤与瓦斯突出事故缺少理论研究和实践经验，尤其是当煤与瓦斯突出事故发生后，通过已有的监测系统，由于误判为某种其它原因引起的瓦斯超限，从而延误事故后采取有效救援措施实施，造成完全可以避免的重大经济损失，甚至广大煤矿井下职工的生命损失的可能。实例有河南大平矿煤与瓦斯突出事故发生后，主要大巷的瓦斯浓度超限，却并没有判断为突出，而是认为是其他原因引起的瓦斯超限，都在分析原因，经过近三十分钟后，引起瓦斯爆炸；同样鹤岗新一矿也是煤与瓦斯突出事故发生后，瓦斯浓度超限，没有判定为突出，二十多分钟后，发生瓦斯爆炸。为了在煤与瓦斯突出事故发生后，准确的判定事故的发生和事故发生的地点，是迅速的采取相应的事故应急措施、将煤矿的经济损失和煤矿职工的生命损失降低到最小的首要任务，因此，急需具有能够准确判断煤与瓦斯突出事故是否发生，并能确定其发生地点、指导避灾路线的监测装备及监测方法。
实用新型内容
[0003]为克服现有监测系统的不足，本实用新型提供一种能实时监测煤与瓦斯突出发生时空气压力、瓦斯浓度、风向指标，实现自动报警的煤与瓦斯突出监测系统，结合监测方法，确保及时准确判断煤与瓦斯突出事故是否发生及发生的地点，为及时准确的采取相应的应急措施，使事故造成的损失降至最低。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统电连接煤与瓦斯突出监测分站，特点在于:煤与瓦斯突出监测分站电连接多个煤与瓦斯突出监测装置，由隔爆兼本安电源为煤与瓦斯突出监测分站、多个煤与瓦斯突出监测装置供电，煤与瓦斯突出监测装置由外壳内甲烷传感器、空气压力传感器、风向传感器构成，煤与瓦斯突出监测分站以主控单元为核心分别电连接供电电路、液晶显示屏、通讯端口、声光报警模块、信号采集单元，同时供电电路为信号采集单元、声光报警模块供电。
[0005]其中:煤与瓦斯突出监测分站RS485\RS232复用通讯端口电路为接线端子Jl的外壳一端10连接电阻R45后接地，接线端子Jl外壳另一端11连接电容C67后接地，接线端子Jl的5脚接地，接线端子Jl的7脚分别连接二极管D10、电阻R7、电阻R6、电容C3，二极管DlO接地，电阻R7接3.3V电压端，电阻R6分别连接电阻R3至接线端子J4的2脚、芯片Ul的6脚，电容C3接地，接线端子Jl的8脚分别接二极管Dl1、电容C2、电阻R5，二极管Dll接地，电容C2接地，电阻R5分别接芯片Ul的7脚、电阻R4、接线端子J4的3脚，电阻R4接地，接线端子Jl的2脚分别接二极管D13、电容C6、电阻R9，二极管D13接地，电容C6接地，电阻R9接芯片U2的13脚，接线端子Jl的3脚分别接二极管D12、电容C5、电阻R8，二极管D12接地，电容C5接地，电阻R8接芯片U2的14脚，芯片U2的10脚接15脚后接地，芯片U2的16脚接地，芯片U2的15脚接电容C4后接16脚，芯片U2的16脚接3.3V电压端，芯片U2的8脚接电容C17后接6脚，芯片U2的8脚接地，芯片U2的5脚接电容C16后接4脚，芯片U2的3脚接电容C15后接I脚，芯片U2的2脚接电容C14后接地，芯片Ul的5脚接电容Cl后接8脚，电容Cl接3.3V电压端，芯片Ul的5脚接地，芯片Ul的3脚2脚连接。
[0006]其中:地面监测系统主要由工控机或现有地面监测系统构成。
[0007]本实用新型的有益效果在于提供了一种能实时监测煤与瓦斯突出发生时空气压力、瓦斯浓度、风向指标的煤与瓦斯突出监测系统，自动报警，可判断煤与瓦斯突出事故发生时间、地点，据此可定性判断出煤与瓦斯突出强度，结合一种煤与瓦斯突出监测系统的监测方法，及时准确判断煤与瓦斯突出事故发生时间、地点，图形化突出事故波及范围，确定井下人员避灾路线，及时确定并实施事故处理的具体措施，如断电、撤人等，避免煤与瓦斯突出事故发生后可能的煤与瓦斯爆炸，使事故造成的损失降至最低。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1本实用新型结构原理示意图；
[0009]图2本实用新型煤与瓦斯突出监测分站结构原理图；
[0010]图3本实用新型煤与瓦斯突出监测分站供电电路结构原理图；
[0011]图4本实用新型煤与瓦斯突出监测分站信号采集单元电路原理图；
[0012]图5本实用新型煤与瓦斯突出监测分站RS485\RS232复用通讯端口电路原理图；
[0013]图6本实用新型煤与瓦斯突出监测分站以太网通讯端口电路原理图；
[0014]图7本实用新型掘进巷道煤与瓦斯突出监测装置布置示意图；
[0015]图8本实用新型回采工作面煤与瓦斯突出监测装置布置示意图；
[0016]图9本实用新型三岔口巷道煤与瓦斯突出监测装置布置示意图；
[0017]图10本实用新型煤矿煤与瓦斯突出监测分站及煤与瓦斯突出监测装置布置示意图。
[0018]图中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16.电路图中的接线端或管脚号，
32.煤与瓦斯突出监测装置，33.掘进巷道出口，36.回风巷道出口，37.巷道通风方向，38.进风巷道入口，39.回采工作面，41.进风方向前方，45.进风方向后方，53.隔爆兼本安电源，54.煤与瓦斯突出监测分站，55.地面监测系统，56.供电电路，57.声光报警模块，58.液晶显示屏，59.通讯接口，60.主控单元，61.信号采集单元，101.主井，102.副井，103.井底车场，104.主要运输石门，105.运输大巷，106.风井，107.回风石门，108.回风大巷，109.采区运输石门，110.采区下部车场底板绕道，111.采区下部材料车场，113.行人进风巷，114.运输上山，115.轨道上山，116.上山绞车房，117.采区回风石门，118.采区上部车场，120.区段运输平巷，121.下区段回风平巷，123.区段回风平巷，124.开切眼，126.石门揭煤掘进巷道。
【具体实施方式】
[0019]第一实施例
[0020]参见图1、图2，一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统55电连接煤与瓦斯突出监测分站54，特点在于:煤与瓦斯突出监测分站54电连接三个煤与瓦斯突出监测装置32，由隔爆兼本安电源53为煤与瓦斯突出监测分站54、三个煤与瓦斯突出监测装置32供电。
[0021]第二实施例
[0022]参见图1、图2，一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统55电连接煤与瓦斯突出监测分站54，特点在于:煤与瓦斯突出监测分站54电连接三个煤与瓦斯突出监测装置32，由隔爆兼本安电源53为煤与瓦斯突出监测分站54、三个煤与瓦斯突出监测装置32供电。
[0023]其中；煤与瓦斯突出监测装置32由外壳内甲烷传感器GJC4/40型、空气压力传感器GF5型、风向传感器GFW15X型构成。风向传感器可以选用风速风向传感器。
[0024]第三实施例
[0025]参见图1、图2，一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统55电连接煤与瓦斯突出监测分站54，特点在于:煤与瓦斯突出监测分站54电连接三个煤与瓦斯突出监测装置32，由隔爆兼本安电源53为煤与瓦斯突出监测分站54、三个煤与瓦斯突出监测装置32供电。
[0026]其中:煤与瓦斯突出监测装置32由外壳内甲烷传感器GJC4/40型、空气压力传感器GF5型、风向传感器GFW15X型构成。风向传感器可以选用风速风向传感器。
[0027]其中:参见图3、图4、图5、图6，煤与瓦斯突出监测分站54以主控单元60为核心分别电连接供电电路56、液晶显示屏58、通讯端口 59、声光报警模块57、信号采集单元61，同时供电电路56为信号采集单元61、声光报警模块57供电。供电电路56、信号采集单元61电路、煤与瓦斯突出监测分站以太网通讯端口 59电路均为通用电路。
[0028]第四实施例
[0029]参见图1、图2，一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统55电连接煤与瓦斯突出监测分站54，特点在于:煤与瓦斯突出监测分站54电连接三个煤与瓦斯突出监测装置32，由隔爆兼本安电源53为煤与瓦斯突出监测分站54、三个煤与瓦斯突出监测装置32供电。
[0030]其中:煤与瓦斯突出监测装置32由外壳内甲烷传感器GJC4/40型、空气压力传感器GF5型、风向传感器GFW15X型构成。风向传感器可以选用风速风向传感器。
[0031]其中:参见图3、图4、图5、图6，煤与瓦斯突出监测分站54以主控单元60为核心分别电连接供电电路56、液晶显示屏58、通讯端口 59、声光报警模块57、信号采集单元61，同时供电电路56为信号采集单元61、声光报警模块57供电。供电电路56、信号采集单元61电路、煤与瓦斯突出监测分站以太网通讯端口 59电路均为通用电路。
[0032]其中:参见图5，煤与瓦斯突出监测分站RS485\RS232复用通讯端口 59电路为接线端子Jl的外壳一端10连接电阻R45后接地，接线端子Jl外壳另一端11连接电容C67后接地，接线端子Jl的5脚接地，接线端子Jl的7脚分别连接二极管D10、电阻R7、电阻R6、电容C3，二极管DlO接地，电阻R7接3.3V电压端，电阻R6分别连接电阻R3至接线端子J4的2脚、芯片Ul的6脚，电容C3接地，接线端子Jl的8脚分别接二极管Dl1、电容C2、电阻R5，二极管Dll接地，电容C2接地，电阻R5分别接芯片Ul的7脚、电阻R4、接线端子J4的3脚，电阻R4接地，接线端子Jl的2脚分别接二极管D13、电容C6、电阻R9，二极管D13接地，电容C6接地，电阻R9接芯片U2的13脚，接线端子Jl的3脚分别接二极管D12、电容C5、电阻R8，二极管D12接地，电容C5接地，电阻R8接芯片U2的14脚，芯片U2的10脚接15脚后接地，芯片U2的16脚接地，芯片U2的15脚接电容C4后接16脚，芯片U2的16脚接3.3V电压端，芯片U2的8脚接电容C17后接6脚，芯片U2的8脚接地，芯片U2的5脚接电容C16后接4脚，芯片U2的3脚接电容C15后接I脚，芯片U2的2脚接电容C14后接地，芯片Ul的5脚接电容Cl后接8脚，电容Cl接3.3V电压端，芯片Ul的5脚接地，芯片Ul的3脚2脚连接。
[0033]第五实施例
[0034]参见图1、图2，一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统55电连接煤与瓦斯突出监测分站54，特点在于:煤与瓦斯突出监测分站54电连接三个煤与瓦斯突出监测装置32，由隔爆兼本安电源53为煤与瓦斯突出监测分站54、三个煤与瓦斯突出监测装置32供电。
[0035]其中:煤与瓦斯突出监测装置32由外壳内甲烷传感器GJC4/40型、空气压力传感器GF5型、风向传感器GFW15X型构成。风向传感器可以选用风速风向传感器。
[0036]其中:参见图3、图4、图5、图6，煤与瓦斯突出监测分站54以主控单元60为核心分别电连接供电电路56、液晶显示屏58、通讯端口 59、声光报警模块57、信号采集单元61，同时供电电路56为信号采集单元61、声光报警模块57供电。供电电路56、信号采集单元61电路、煤与瓦斯突出监测分站以太网通讯端口 59电路均为通用电路。
[0037]其中:参见图5，煤与瓦斯突出监测分站RS485\RS232复用通讯端口 59电路为接线端子Jl的外壳一端10连接电阻R45后接地，接线端子Jl外壳另一端11连接电容C67后接地，接线端子Jl的5脚接地，接线端子Jl的7脚分别连接二极管D10、电阻R7、电阻R6、电容C3，二极管DlO接地，电阻R7接3.3V电压端，电阻R6分别连接电阻R3至接线端子J4的2脚、芯片Ul的6脚，电容C3接地，接线端子Jl的8脚分别接二极管Dl1、电容C2、电阻R5，二极管Dll接地，电容C2接地，电阻R5分别接芯片Ul的7脚、电阻R4、接线端子J4的3脚，电阻R4接地，接线端子Jl的2脚分别接二极管D13、电容C6、电阻R9，二极管D13接地，电容C6接地，电阻R9接芯片U2的13脚，接线端子Jl的3脚分别接二极管D12、电容C5、电阻R8，二极管D12接地，电容C5接地，电阻R8接芯片U2的14脚，芯片U2的10脚接15脚后接地，芯片U2的16脚接地，芯片U2的15脚接电容C4后接16脚，芯片U2的16脚接3.3V电压端，芯片U2的8脚接电容C17后接6脚，芯片U2的8脚接地，芯片U2的5脚接电容C16后接4脚，芯片U2的3脚接电容C15后接I脚，芯片U2的2脚接电容C14后接地，芯片Ul的5脚接电容Cl后接8脚，电容Cl接3.3V电压端，芯片Ul的5脚接地，芯片Ul的3脚2脚连接。
[0038]其中:地面监测系统55主要由工控机或现有地面监测系统构成。
[0039]为了便于理解介绍一下一种煤与瓦斯突出监测系统的监测方法实例，参见图7、图8、图9、图10，一种煤与瓦斯突出监测系统的监测方法，特点在于:煤与瓦斯突出监测装置32分别设置在掘进巷道出口 33处，回采工作面39进风巷道入口 38处及回风巷道出口 36处，三岔口巷道的两个巷道口处且有一处设在进风方向后方45，具体另一处设在进风方向前方41，煤与瓦斯突出监测分站54设置在与煤与瓦斯突出监测装置32布线最近，且最方便人员观察的位置。依此原则具体布置参见图10本实用新型煤矿煤与瓦斯突出监测分站及煤与瓦斯突出监测装置布置示意图，在主要由主井101、副井102、井底车场103、主要运输石门104、运输大巷105、采区下部材料车场111、采区运输石门109、采区下部车场底板绕道110、行人进风巷113、石门揭煤掘进巷道126、轨道上山115、运输上山114、区段运输平巷120、回采工作面39开切眼124、区段回风平巷123、下区段回风平巷121、上山绞车房116、采区上部车场118、采区回风石门117、回风石门107、风井106构成的煤矿巷道布置中，在石门揭煤掘进巷道126的掘进巷道出口 33处设置一个煤与瓦斯突出监测装置32P8，在另两个掘进巷道出口 33处分别设置两个煤与瓦斯突出监测装置32P6、P7，煤与瓦斯突出监测装置32P6、P7、P8连接设置在运输上山114内的煤与瓦斯突出监测分站54F3 ;在区段运输平巷120内设置一个煤与瓦斯突出监测装置32P2，在下区段回风平巷121内设置一个煤与瓦斯突出监测装置32P5，煤与瓦斯突出监测装置32P2、P5连接设置在下区段回风平巷121出口处的煤与瓦斯突出监测分站54F2 ;在回采工作面39的区段回风平巷123内设置一个煤与瓦斯突出监测装置32P1，在采区回风石门117内设置一个煤与瓦斯突出监测装置32P3，在下区段进风平巷内设置一个煤与瓦斯突出监测装置32P4，煤与瓦斯突出监测装置32P1、P3、P4连接设置在下区段进风平巷与采区回采石门117的交叉点处的煤与瓦斯突出监测分站 54F1。
[0040]其中:当煤与瓦斯突出监测装置32在掘进巷道出口 33处监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%时，认定为发生了煤与瓦斯突出事故，当监测风向与巷道通风方向37 —致时，认定为掘进巷道发生了煤与瓦斯突出事故，液晶显示屏58指示避灾路线；当监测风向与巷道通风方向37相反时，认定为掘进巷道之外发生了煤与瓦斯突出事故，由其它煤与瓦斯突出监测装置32判断煤与瓦斯突出事故发生地点、时间。
[0041]其中:当煤与瓦斯突出监测装置32在回采工作面39进风巷道入口 38处监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%，监测风向与巷道通风方向37相反时，认定回采工作面39发生了煤与瓦斯突出事故，液晶显示屏58指示避灾路线；监测风向与巷道通风方向37 —致时，认定为回采工作面39之外发生了煤与瓦斯突出事故，由其它煤与瓦斯突出监测装置32判断煤与瓦斯突出事故发生地点、时间，
[0042]当煤与瓦斯突出监测装置32在回采工作面39回风巷道出口 36处监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%，监测风向与巷道通风方向37 —致时，认定回采工作面39发生了煤与瓦斯突出事故，液晶显示屏58指示避灾路线；监测风向与巷道通风方向37相反时，认定为回采工作面39之外发生了煤与瓦斯突出事故，由其它煤与瓦斯突出监测装置32判断煤与瓦斯突出事故发生地点、时间。
[0043]其中:当三岔口巷道设在进风方向后方45的煤与瓦斯突出监测装置32监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%，监测风向与巷道通风方向37—致时，认定为进风方向后方45发生了煤与瓦斯突出事故，液晶显示屏58指示避灾路线；监测风向与巷道通风方向37相反时，认定为进风方向前方发生了煤与瓦斯突出事故，由其它煤与瓦斯突出监测装置32判断煤与瓦斯突出事故发生地点、时间，
[0044]当三岔口巷道设在进风方向前方41的煤与瓦斯突出监测装置32监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%，监测风向与巷道通风方向37相反时，认定为进风方向前方41发生了煤与瓦斯突出事故，液晶显示屏58指示避灾路线；监测风向与巷道通风方向37 —致时，由其它煤与瓦斯突出监测装置32判断煤与瓦斯突出事故发生地点、时间，
[0045]当三岔口巷道设在进风方向后方45的煤与瓦斯突出监测装置32监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%，监测风向与巷道通风方向37相反时，同时，三岔口巷道设在进风方向前方41的煤与瓦斯突出监测装置32监测到的空气压力增加1200Pa以上，且瓦斯浓度大于3%，监测风向与巷道通风方向37 —致时，认定为没有设置煤与瓦斯突出监测装置32的巷道发生了煤与瓦斯突出事故，由其它煤与瓦斯突出监测装置32判断煤与瓦斯突出事故发生地点、时间，液晶显示屏58指示避灾路线。
[0046]其中:多处监测到煤与瓦斯突出事故时，以最先监测到的煤与瓦斯突出监测装置32结论为准。
[0047]其中:避灾路线制定，假设一监测地点发生了煤与瓦斯突出事故，根据煤与瓦斯突出监测装置32、煤与瓦斯突出监测分站54设置位置，矿井巷道路线图，预制定出每个煤与瓦斯突出监测分站54对应的避灾路线图，依此原则，将所有监测地点个预制定出每个煤与瓦斯突出监测分站54对应的避灾路线图，待其一监测地点发生了煤与瓦斯突出事故时调用，同时地面监测系统55显示同样的信息，用于及时指导制定施救措施等。
[0048]其中:避灾路线制定，当煤与瓦斯突出监测装置32监测到的瓦斯浓度大于3%时，在煤与瓦斯突出监测分站54的液晶显示屏58显示矿井巷道图中该点闪烁，人员撤离根据此图判断并确定路线。该点指PU P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8中的一点或多点，其实质确定事故波及范围，井下工作人员判断并确定路线由安全教育贯彻到每个井下工作人员，同时地面监测系统55显示同样的信息，用于及时指导制定施救措施等。
【权利要求】
1.一种煤与瓦斯突出监测系统，它包括地面监测系统电连接煤与瓦斯突出监测分站，特征在于:煤与瓦斯突出监测分站电连接多个煤与瓦斯突出监测装置，由隔爆兼本安电源为煤与瓦斯突出监测分站、多个煤与瓦斯突出监测装置供电，煤与瓦斯突出监测装置由外壳内甲烷传感器、空气压力传感器、风向传感器构成，煤与瓦斯突出监测分站以主控单元为核心分别电连接供电电路、液晶显示屏、通讯端口、声光报警模块、信号采集单元，同时供电电路为信号采集单元、声光报警模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出监测系统，特征在于:煤与瓦斯突出监测分站RS485\RS232复用通讯端口电路为接线端子Jl的外壳一端10连接电阻R45后接地，接线端子Jl外壳另一端11连接电容C67后接地，接线端子Jl的5脚接地，接线端子Jl的7脚分别连接二极管D10、电阻R7、电阻R6、电容C3，二极管DlO接地，电阻R7接3.3V电压端，电阻R6分别连接电阻R3至接线端子J4的2脚、芯片Ul的6脚，电容C3接地，接线端子Jl的8脚分别接二极管D11、电容C2、电阻R5，二极管Dll接地，电容C2接地，电阻R5分别接芯片Ul的7脚、电阻R4、接线端子J4的3脚，电阻R4接地，接线端子Jl的2脚分别接二极管D13、电容C6、电阻R9，二极管D13接地，电容C6接地，电阻R9接芯片U2的13脚，接线端子Jl的3脚分别接二极管D12、电容C5、电阻R8，二极管D12接地，电容C5接地，电阻R8接芯片U2的14脚，芯片U2的10脚接15脚后接地，芯片U2的16脚接地，芯片U2的15脚接电容C4后接16脚，芯片U2的16脚接3.3V电压端，芯片U2的8脚接电容C17后接6脚，芯片U2的8脚接地，芯片U2的5脚接电容C16后接4脚，芯片U2的3脚接电容C15后接I脚，芯片U2的2脚接电容C14后接地，芯片Ul的5脚接电容Cl后接8脚，电容Cl接3.3V电压端，芯片Ul的5脚接地，芯片Ul的3脚2脚连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤与瓦斯突出监测系统，特征在于:地面监测系统主要由工控机或现有地面监测系统构成。
【文档编号】E21F11/00GK204060790SQ201420211895
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】王魁军, 曹垚林, 富向, 沈维栋, 范洪利, 赵洪瑞, 仇海生, 王宇鹍 申请人:煤科集团沈阳研究院有限公司