[發明專利]基于測距和測速的掘進工作面災害報警系統

在審

• 申請號: 201711246133.7
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107725110A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 孫繼平
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21C35/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于測距和測速的掘進工作面災害報警系統，該系統涉及超聲波、微波測距、測速技術和通信等領域。

背景技術

煤炭是我國主要能源，約占一次能源70％。煤炭行業是高危行業，瓦斯、水災、火災、頂板、煤塵等事故困擾著煤礦安全生產。我國煤礦發生重特大事故中，多數為重特大瓦斯事故，瓦斯事故所造成的傷亡人數也是所有煤礦事故中所占比例最大的。因此，瓦斯事故防治十分重要。

瓦斯事故包括瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯燃燒等事故。為避免或減少煤與瓦斯突出事故發生，人們提出了多種煤或巖與瓦斯突出防治方法，在煤礦安全生產工作中發揮著重要作用。但現有煤與瓦斯突出實時監測與預報方法包括甲烷傳感器監測、微震、聲發射、電磁輻射、紅外輻射等誤報率和漏報率還較高，難以滿足煤礦安全生產的需要。

煤礦井下的掘進工作面易發生煤與瓦斯突出及沖擊地壓災害，當災害發生后，易造成工作面現場附近的工作人員被填埋或被困；另外沖擊地壓會造成工作面附近巷道的堵塞，使巷道通風不暢，使瓦斯積聚，易引發瓦斯爆炸。所以需要一種新的災害監測報警系統，能在第一時間快速準確地判定掘進工作面煤與瓦斯突出及沖擊地壓災害，可盡快組織救援，爭取寶貴的救援時間，避免或減少填埋或被困造成的人員傷亡；并及時組織人員對堵塞巷道采取處理措施，有效避免由于瓦斯積聚引發的瓦斯爆炸等事故，避免或減少由于瓦斯窒息和瓦斯爆炸造成人員傷亡。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于測距和測速的掘進工作面災害報警系統，在掘進工作面掘進機上安裝至少1個測距裝置或測速裝置，所述測距裝置采集該裝置到設定方向上障礙物的距離數據，用于監測煤或巖石異常，所述測速裝置采集設定方向上的物體移動速度，用于監測掘進工作面異常高速運動物體；在礦井巷道內安裝至少1個測距裝置或測速裝置，所述測距裝置采集該裝置到底板方向上障礙物的距離數據，用于監測巷道異常堆積物，所述測速裝置采集巷道軸向的物體移動速度，用于監測巷道內異常高速運動物體；系統監測掘進工作面或巷道內的測距或測速裝置所采集的數據，并采集監測包括一種或多種甲烷濃度、氣壓、風速、或風向的環境數據，并監測所有數據采集裝置的故障狀態；當系統監測到掘進工作面出現煤或巖石異常、或掘進工作面數據采集裝置異常，或巷道出現異常堆積物，且所監測的氣壓、風速或風向數據異常，則發出掘進工作面煤與瓦斯突出或沖擊地壓報警。

1.所述災害報警系統進一步包括：所述測距裝置包括一種或多種超聲波測距傳感器、微波雷達、激光測距傳感器。

2.所述災害報警系統進一步包括：所述測速裝置包括一種或多種超聲波測速傳感器、微波雷達、激光測速傳感器。

3.所述災害報警系統進一步包括：系統所監測距離數據包括測距裝置到掘進工作面前進方向的距離數據。

4.所述災害報警系統進一步包括：系統連接掘進機控制設備，采集并監測掘進機位置和工作狀態數據，用于排除掘進機移動對系統所監測的距離或速度數據的干擾。

5.所述災害報警系統進一步包括：系統連接人員及設備定位系統，采集并監測人員和井下設備位置數據，用于排除人員或井下設備移動對系統所監測的距離或速度數據的干擾。

6.所述災害報警系統進一步包括：系統連接聲音或振動數據采集裝置，用于采集并監測掘進工作面的異常聲音或振動。

7.所述災害報警系統進一步包括：系統發出掘進工作面煤與瓦斯突出報警的條件包括，當系統排除掘進機、人員或井下設備移動干擾，監測到至少一個所監測的距離數據持續小于設定閾值、或至少一個速度數據突然超過設定閾值、或至少一個掘進工作面數據采集裝置故障，且巷道風向發生反轉、或氣壓或風速超過設定閾值、或聲音或振動數據超過設定閾值，且甲烷濃度數據突然升高或超過設定閾值。

8.所述災害報警系統進一步包括：系統發出沖擊地壓報警的條件包括，當系統排除掘進機、人員或井下設備移動干擾，監測到至少一個所監測的距離數據持續小于設定閾值、或至少一個速度數據突然超過設定閾值、或至少一個掘進工作面數據采集裝置故障，且巷道風向發生反轉、或氣壓或風速超過設定閾值、或聲音數或振動數據超過設定閾值，且甲烷濃度數據正常。

附圖說明

圖1基于測距和測速的掘進工作面災害報警系統實施方案1示意圖。

圖2基于測距和測速的掘進工作面災害報警系統實施方案2示意圖。

圖3掘進機測距及測速裝置安裝示意圖。

圖4巷道測距及測速裝置安裝示意圖。

圖5災害監測報警流程圖。

圖6距離數據監測流程圖。

具體實施方式