[發明專利]一種密閉采空區瓦斯釋放自動調控裝備

有效

• 申請號: 201711232541.7
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108180033B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 聶百勝;彭斌;王占全;劉風偉;張其勝;馮英虎;李祥春;孟筠青;張堯國;劉旭濤;申杰升;劉小山;張修山;趙富貴;孫廣榮;李剛
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種密閉采空區瓦斯釋放自動調控裝備，利用密閉墻內外正壓差開啟瓦斯釋放管道控制閥門，使密閉采空區內高濃度瓦斯自動釋放，并利用釋放管道出口監測區域瓦斯濃度值反饋調節管道閥門的開度。根據壓差和瓦斯濃度在上位機的監控軟件中編制程序，結合PLC控制箱和RS485總線對瓦斯釋放管道上的電控閥門開度進行遠程自動調節，在保證瓦斯釋放區域瓦斯濃度不超標的前提下，降低密閉采空區的高濃度瓦斯壓力，消除密閉墻處瓦斯“呼吸”現象。裝備安全可靠、易于維護，可保障采空區密閉墻處盲巷段的安全性，防止相鄰回采工作面上隅角出現瓦斯濃度突增現象，非常適合在煤礦安全生產中推廣、使用。

技術領域

本發明涉及密閉采空區瓦斯釋放自動調控技術及裝備，屬于煤礦瓦斯防治技術領域。

背景技術

在礦井生產過程中，隨著工作面的推進長度的增加，開采強度的加大，孤島工作面與相鄰密閉采空區之間的裂隙通道會進一步發育，使得密閉采空區往回采工作面的瓦斯涌出量也相應增大，孤島工作面上隅角瓦斯積聚現象愈發明顯。因此，相鄰密閉采空區的瓦斯涌出是影響孤島工作面安全生產的一個重大問題。另外，通過現場觀測發現，密閉采空區的密閉墻處存在明顯的“呼吸”現象，即在一天24h內不同的時間段內，瓦斯有時由密閉墻內側向外側“呼出”，有時由密閉墻外側向內側“吸入”。這種不穩定現象不僅容易導致密閉墻外側靠近頂板附近瓦斯積聚，還可導致采空區內氧氣含量過大，增加采空區自然發火的風險。因此，需要根據密閉采空區密閉墻內外壓差的變化規律和瓦斯釋放管出口監測區域瓦斯濃度的變化規律，開發一種能夠合理釋放采空區高濃度瓦斯，徹底解決密閉墻處的瓦斯“呼吸現象”的自動調控技術及裝備。該技術裝備對于治理孤島工作面上隅角瓦斯積聚和相鄰密閉采空區密閉墻處的瓦斯“呼吸現象”均具有重要意義。

發明內容

根據密閉采空區密閉墻內外壓差的變化和瓦斯釋放管道出口監測區域瓦斯濃度值的變化，通過不斷調節瓦斯釋放管內的瓦斯流量，使得密閉采空區內高濃度瓦斯安全釋放，降低密閉采空區內瓦斯壓力，消除密閉墻處瓦斯“呼吸現象”，降低相鄰孤島工作面上隅角瓦斯積聚的風險。因此，本發明旨在提供一種運行穩定，易于維護，能夠從根本上方便、有效解決密閉采空區瓦斯涌出問題的技術及裝備。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明所述的一種密閉采空區瓦斯釋放自動調控技術及裝備，首先，在密閉采空區密閉墻中預埋小口徑導氣管和較大口徑瓦斯釋放管，在密閉墻外設置微壓差傳感器與小口徑導氣管相接，監測密閉墻內外壓差；在瓦斯釋放管上合理位置安裝可調型電動閥門和管道瓦斯多參數傳感器；在瓦斯釋放管出口設置瓦斯濃度監測區并安設低濃度瓦斯傳感器。其次，以微壓差傳感器信號為基礎，利用電動執行裝置、PLC及相關電路元件實現對電動閥門的就地開閉控制，同時以瓦斯釋放管道出口監測區域的瓦斯傳感器信號為基礎，利用電動執行裝置、PLC及相關電路元件實現對電動閥門的就地開度調節。然后，利用工業以太網和上位機監測調控軟件，實現對瓦斯釋放管道內瓦斯流量的遠程調控，使系統操作更加方便、有效、快捷。通過編制上位機軟件，對電控閥門可進行啟停操作，并可對電控閥門的運行狀態、電控閥門開度以及故障顯示等進行監測和調控。最后，將微壓差傳感器和低濃度瓦斯傳感器信號通過監測分站傳輸至PLC 控制柜和上位機軟件中。根據這些實時微壓差和瓦斯濃度模擬量，編制自動調控程序，使系統自行調節瓦斯釋放管道內的瓦斯流量，最終達到密閉采空區內高濃度瓦斯安全釋放的目的。

本裝備利用PLC及上位機監控軟件，可實現瓦斯釋放管道內的瓦斯流量的現場就地調節和遠程監控調節。現場就地調節主要通過電控閥門執行裝置的控制面板旋鈕實現，執行參數可通過遙控器設置。而遠程監控調節，在上位機軟件中可選擇PLC控制和RS485總線控制，當系統調控失敗，導致瓦斯釋放管出口監測區域瓦斯濃度過高時，將發出聲音報警信號，并顯示故障信息。

本發明用于解決密閉采空區密閉墻處瓦斯“呼吸現象”之外，還可作為采空區自然發火的監測與防控設備。整套裝備安全可靠、易于維護，能夠方便、快捷、有效地增強采空區內瓦斯釋放過程的安全性，非常適合在密閉采空區密閉墻處瓦斯“呼吸現象”的低瓦斯礦井中礦中推廣、使用。