一种煤矿井下瓦斯治理检测装置及方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯治理领域，特别是涉及一种煤矿井下瓦斯治理检测装置及方法。

背景技术：

1、煤矿瓦斯又称煤层瓦斯、煤层气，从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体，瓦斯是煤矿生产中的有害因素，它不仅污染空气，而且当空气中瓦斯含量为5％～16％时，遇火会引起爆炸，造成事故，瓦斯爆炸是可以预防的，如经常测量巷道空气中的瓦斯含量，测量瓦斯涌出量，并采取有效通风、严禁烟火、预先抽放、开采保护层、人工突出等措施，可以保障煤矿生产的安全。

2、专利cn112578084b公开了一种煤矿井下瓦斯治理检测装置，其通过对可伸缩的风道对不同高度的瓦斯进行浓度检测，杜绝安全事故发生，然而在该方案中，只能对瓦斯浓度进行检测无法探查出瓦斯的泄漏点，不利于瓦斯浓度检测后的治理；此外，由于瓦斯长期泄漏后会在矿道的顶部聚集，顶部的浓度甚至比泄漏点的浓度还要高，因此仅对瓦斯浓度检测并不能直观的找到瓦斯泄漏点。

3、有鉴于此，如何提供一种能够监测瓦斯浓度并能够快速定位瓦斯泄漏点的装置是本领域人员亟需解决的一个技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤矿井下瓦斯治理检测装置及方法，以解决现有技术存在的问题，可实现对巷道进行长期有效的瓦斯浓度监测并能够快速找到瓦斯泄漏点，对瓦斯泄漏点能够进行临时封堵。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种煤矿井下瓦斯治理检测装置，巷道内设置有排风风机，包括：

3、移动平台，所述移动平台下方设置有万向轮及其驱动机构；所述移动平台的下表面固定设置有第一定位器；

4、第一伸缩电机，所述第一伸缩电机固定设置在所述移动平台上，其输出端固定设置有位移传感器和第一瓦斯浓度传感器；

5、第二瓦斯浓度传感器，所述巷道在其顶部均匀间隔设置有多个所述第二瓦斯浓度传感器，相邻的两个所述第二瓦斯浓度传感器之间的巷道为监测单元区间，每个所述监测单元区间都在其底部任意一点埋设有第二定位器；

6、控制器，所述控制器与所述排风风机、驱动机构、第一瓦斯浓度传感器、第二瓦斯浓度传感器、第一定位器、第二定位器和位移传感器通信连接。

7、进一步的，还包括：

8、第二伸缩电机，所述第二伸缩电机固定设置在所述移动平台上，其输出端固定设置有万向机械手，所述万向机械手上设置有喷枪；

9、储料箱，所述储料箱内填充有泡沫封堵剂，所述喷枪通过软管与所述储料箱连通，所述软管上设置有进料泵；

10、所述第二伸缩电机、万向机械手和所述进料泵均与所述控制器通信连接。

11、本发明还提供了一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，包括以下步骤：

12、一个第二瓦斯浓度传感器或相邻的两个第二瓦斯浓度传感器监测到瓦斯浓度超过预设值，向控制器发送报警信号；

13、启动排风风机对巷道进行排风并将瓦斯从巷道内吹出；

14、移动平台移动至发出报警信号的所述第二瓦斯浓度传感器对应的监测单元区间，使得第一定位器和第二定位器位置对应，将位移传感器的位移数据归零；

15、以第一定位器为原点、监测单元区间的长度方向为x轴、监测单元区间的宽度方向为y轴、巷道的高度方向为z轴建立坐标系；移动平台分别沿x轴、y轴移动，第一伸缩电机沿z轴移动，通过第一瓦斯浓度传感器和位移传感器确定瓦斯浓度最高位置的坐标。

16、进一步的，当一个第二瓦斯浓度传感器监测到瓦斯浓度超过预设值时，所述第二瓦斯浓度传感器向所述控制器发出一级报警信号，当相邻的两个第二瓦斯浓度传感器监测到瓦斯浓度超过预设值时，两个所述第二瓦斯浓度传感器同时向所述控制器发出二级报警信号。

17、进一步的，当所述控制器收到二级报警信号后，所述控制器控制所述排风风机启动。

18、进一步的，所述排风风机将巷道内的瓦斯排出后或所述排风风机工作过程中或控制器收到二级报警信号后、所述排风风机开始工作之前，所述移动平台移动至发出二级报警信号的两个第二瓦斯浓度传感器之间的监测单元区间，并使得第一定位器和第二定位器位置对应。

19、进一步的，所述第一瓦斯浓度传感器确定瓦斯浓度最高位置的坐标具体包括以下步骤：

20、保持第一瓦斯浓度传感器处于打开状态，所述移动平台沿x轴方向移动，根据移动过程中第一瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度和相应的位移传感器检测到的位移信号确定监测单元区间在x轴方向的瓦斯最高浓度坐标；

21、移动平台移动至监测单元区间在x轴方向的瓦斯最高浓度坐标，沿y轴方向移动，根据移动过程中第一瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度和相应的位移传感器检测到的位移信号确定监测单元区间在y轴方向的瓦斯最高浓度坐标；

22、移动平台移动至监测单元区间在y轴方向的瓦斯最高浓度坐标，启动第一伸缩电机，使第一瓦斯浓度传感器和位移传感器沿z轴方向移动，根据移动过程中第一瓦斯浓度传感器监测到的瓦斯浓度和相应的位移传感器检测到的位移信号确定监测单元区间在z轴方向的瓦斯最高浓度坐标。

23、进一步的，当所述第一瓦斯浓度传感器在所述移动平台沿x轴方向移动过程中未能检测到瓦斯浓度时，移动平台复位至原点，启动第一伸缩电机，使得所述第一瓦斯浓度传感器上升预设距离后重复第一瓦斯浓度传感器确定瓦斯浓度最高位置的坐标步骤。

24、进一步的，确定瓦斯浓度最高位置的坐标后，控制器控制机械手将喷枪的喷口朝向瓦斯浓度最高位置的坐标，并控制进料泵启动，泡沫封堵剂通过喷枪喷涂在瓦斯浓度最高位置的坐标对应的巷道顶部或内侧壁上。

25、进一步的，所述泡沫封堵剂喷涂时，以瓦斯浓度最高位置的坐标为圆心进行螺旋式喷涂，

26、本发明公开了以下技术效果：

27、1、在瓦斯浓度监测方面，在巷道内设置多个固定式的第二瓦斯浓度传感器，能够长期稳定的对巷道内的瓦斯浓度进行监测，当发生瓦斯泄漏时，可以通过瓦斯泄漏点两端的两个第二瓦斯浓度传感器快速确定瓦斯泄漏所在的监测单元区间，大大缩短了定位瓦斯泄漏点的时间。

28、2、在确认瓦斯泄漏点方面，先通过排风风机将巷道内的瓦斯排空，然后再寻找瓦斯泄漏点，瓦斯排空操作可有效避免巷道顶部聚集瓦斯导致瓦斯浓度最高点并非瓦斯泄漏点的问题；瓦斯排空后，瓦斯泄漏点仍保持瓦斯溢出状态，在煤矿井中瓦斯泄漏的压力不会太大，因此此时瓦斯浓度最高的位置一定是瓦斯泄漏点。

29、3、寻找瓦斯泄漏点采用第一瓦斯浓度传感器结合位移传感器协同作用，在瓦斯泄漏所在的监测单元区间建立坐标系，通过对监测单元区间进行x轴、y轴和z轴方向的瓦斯浓度检测能够快速、准确的确认瓦斯泄漏点对应的坐标。

30、4、确认瓦斯泄漏点后，通过泡沫封堵剂对瓦斯泄漏点进行临时封堵，泡沫能够有效的阻止瓦斯泄漏，同时也可以使得操作人员在安全的环境下对瓦斯泄漏点进行安全稳定的后处理。

技术特征：

1.一种煤矿井下瓦斯治理检测装置，巷道(13)内设置有排风风机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测装置，其特征在于，还包括：

3.一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，当一个第二瓦斯浓度传感器(6)监测到瓦斯浓度超过预设值时，所述第二瓦斯浓度传感器(6)向所述控制器发出一级报警信号，当相邻的两个第二瓦斯浓度传感器(6)监测到瓦斯浓度超过预设值时，两个所述第二瓦斯浓度传感器(6)同时向所述控制器发出二级报警信号。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，当所述控制器收到二级报警信号后，所述控制器控制所述排风风机启动。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，所述排风风机将巷道(13)内的瓦斯排出后或所述排风风机工作过程中或控制器收到二级报警信号后、所述排风风机开始工作之前，所述移动平台(1)移动至发出二级报警信号的两个第二瓦斯浓度传感器(6)之间的监测单元区间(1301)，并使得第一定位器(2)和第二定位器(7)位置对应。

7.根据权利要求3所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，所述第一瓦斯浓度传感器(5)确定瓦斯浓度最高位置的坐标具体包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，当所述第一瓦斯浓度传感器(5)在所述移动平台(1)沿x轴方向移动过程中未能检测到瓦斯浓度时，移动平台(1)复位至原点，启动第一伸缩电机(3)，使得所述第一瓦斯浓度传感器(5)上升预设距离后重复第一瓦斯浓度传感器(5)确定瓦斯浓度最高位置的坐标步骤。

9.根据权利要求3所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，确定瓦斯浓度最高位置的坐标后，控制器控制机械手将喷枪(10)的喷口朝向瓦斯浓度最高位置的坐标，并控制进料泵(12)启动，泡沫封堵剂通过喷枪(10)喷涂在瓦斯浓度最高位置的坐标对应的巷道(13)顶部或内侧壁上。

10.根据权利要求9所述的一种煤矿井下瓦斯治理检测方法，其特征在于，所述泡沫封堵剂喷涂时，以瓦斯浓度最高位置的坐标为圆心进行螺旋式喷涂。

技术总结
本发明公开一种煤矿井下瓦斯治理检测装置及方法，包括：移动平台，移动平台下方设置有万向轮及其驱动机构；移动平台的下表面固定设置有第一定位器；第一伸缩电机固定设置在移动平台上，其输出端固定设置有位移传感器和第一瓦斯浓度传感器；巷道在其顶部均匀间隔设置有多个第二瓦斯浓度传感器，每个监测单元区间都在其底部任意一点埋设有第二定位器；在巷道内设置多个固定式的第二瓦斯浓度传感器，能够长期稳定的对巷道内的瓦斯浓度进行监测，当发生瓦斯泄漏时，可以通过瓦斯泄漏点两端的两个第二瓦斯浓度传感器快速确定瓦斯泄漏所在的监测单元区间，大大缩短了定位瓦斯泄漏点的时间。

技术研发人员：刘公君,王伟,彭顺华,黄长国,季卫斌,石忠浩,张青云,张鑫海
受保护的技术使用者：贵州安和矿业科技工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15