[發明專利]礦井巷道瓦斯分布動態云圖生成方法及分析預警系統

在審

• 申請號: 201810209968.3
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108412548A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 張慶華;趙旭生;鄒銀輝;梁軍;姚亞虎;羅廣;斯磊;趙吉玉;李明建;鄒云龍;馬國龍;覃木廣;寧小亮;王麒翔;談國文;刁勇;徐雪戰;蒲陽;張士嶺;唐韓英
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G06F17/50
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種礦井巷道瓦斯分布動態云圖生成方法及分析預警系統，屬于煤礦安全監測領域。該方法包括：S1：在井下關鍵區域安裝井下監測設備，監測設備將獲取到的監測數據傳輸到地面監控中心；S2：根據監測地點監測到的風速、風壓數據，代入建立的通風網絡動態解算模型，進行動態解算，獲取井下實時風量分配數據；S3：根據監測地點監測到的瓦斯濃度數據，綜合井下實時風量分配，帶入巷道瓦斯分布計算模型中解算，獲得井下實時巷道瓦斯濃度分布，在地面監控中心顯示裝置上顯示巷道瓦斯濃度分布云圖；分析井下通風瓦斯系統中可能存在的安全隱患，給出報警。本發明便于管理人員了解井下巷道瓦斯實時分布情況，并實現井下巷道瓦斯濃度超限的預警。

技術領域

本發明屬于煤礦安全監測技術領域，涉及一種用于實現礦井巷道瓦斯分布動態云圖生成及分析預警的系統。

背景技術

目前，我國礦井通風瓦斯監測相關的監測點設置較少，無法對整個礦井進行有效的監測，主要靠人工巡檢；但由于日常瓦斯巡檢工作量大、效率低、可靠性差，并且不具有同時性，無法對全礦井空間瓦斯分布情況進行實時全面地把控，往往是在事故發生后才發現事故地點安全隱患；因此，應采取有效手段以監控煤礦井下巷道瓦斯分布實時動態對及時消除重大安全隱患，對避免重大事故的發生具有重大意義，是礦井安全生產的重要技術保障。

因此，有必要研究出一種礦井巷道瓦斯分布動態云圖生方法，能夠實現快速、實時計算井下巷道瓦斯分布情況，為在線監測預警提供良好的數據支撐。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一是提供礦井巷道瓦斯分布動態云圖生成方法，通過實時監測全礦井巷道瓦斯分布情況，達到及時發現和消除煤礦重大安全生產隱患，避免煤礦重大事故的目的；本發明的目的之二是提供一種用于礦井巷道瓦斯分布動態云圖生成及分析預警的系統。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

礦井巷道瓦斯分布動態云圖生成及分析預警方法，該方法包括以下步驟：

S1：在井下關鍵區域安裝井下監測設備，監測設備將獲取到的監測數據傳輸到地面監控中心；

S2：根據監測地點監測到的風速、風壓數據，代入建立的通風網絡動態解算模型，進行動態解算，獲取井下實時風量分配數據；

S3：根據監測地點監測到的瓦斯濃度數據，綜合井下實時風量分配，帶入巷道瓦斯分布計算模型中解算，獲得井下實時巷道瓦斯濃度分布，在地面監控中心顯示裝置上顯示巷道瓦斯濃度分布云圖；分析井下通風瓦斯系統中可能存在的安全隱患，給出報警。

進一步，所述步驟S2中所述的通風網絡動態解算模型通過以下步驟得到：

S21：假設巷道中的風流在巷道斷面內的性質是均勻的，即假設為一維流體流動；獲得礦井風網，選擇風阻較小的分支作為樹枝，選擇風阻較大的分支作為弦，構成風網最小樹；

S22：確立獨立網孔或回路數目，選擇獨立網孔或回路，擬定各分支初始風量，求解校正值ΔQ,其計算方程為:式中：n為網孔或回路中的分支數；R_i為各分支風阻，單位為N·s²/m⁸；Q_i為各分支風量，單位為m³/s，第一次迭代計算時為初始風量，憑經驗擬定；h_f為機械風壓；h_n為自然風壓；采用牛頓迭代法迭代計算，當滿足ΔQ小于0.0001時，計算結束，得到所有分支礦井巷道實時風量。

進一步，所述步驟S22中，在通風網絡動態解算模型通中，計算具有風速傳感器的巷道時，將其假定為固定風量巷道，巷道風量值Q＝60*VS，式中：V為監測風速，單位為：m/s；S為巷道斷面,單位為：m²；在風網中設定為余樹；計算具有風流壓力傳感器的巷道時，將其假定為固定風壓巷道，在風網中設定為普通分支。