[發明專利]基于壓力波的礦井通風在線監測及事件定位方法

有效

• 申請號: 201810989296.2
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109282937B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 楊守國
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00;G01L13/00
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 孫李林

本發明公開了一種基于壓力波的礦井通風在線監測及事件定位方法。包括以下步驟：1、通過在礦井巷道內布置壓力波監測裝置，實時監測井下壓力波動，根據監測到的壓力波特征，判斷在井下通風系統中所發生的異常事件；2、通過在礦井通風系統內不同地點布置多個壓力波監測裝置，利用壓力波波速和壓力波到達不同監測點的時間差，計算出異常事件的發生位置；3、將以上得到的事件類型和事件位置信息，通過有線或無線網絡傳輸到地面服務器，根據實際需要設定是否發出警報，供技術人員應急決策。本發明可實時監測礦井通風系統運行狀況，并捕捉礦井通風系統異常，為及時采取技術措施、避免重大安全生產事故的發生提供技術手段。

技術領域

本發明涉及的是礦井通風與安全技術領域，具體涉及一種基于壓力波的礦井通風在線監測及事件定位方法。

背景技術

礦井通風系統是礦井最重要的組成部分，它不僅為井下工人提供新鮮空氣和舒適的工作環境，同時對礦井安全生產也至關重要。如果通風系統異常，很容易引發安全生產事故。例如，當風門異常打開，沒有及時關閉或關閉不嚴時，會造成風流短路，從而使部分巷道處于無風或微風狀態，造成井下工人窒息或中毒事故，更有可能造成局部瓦斯積聚，導致瓦斯爆炸事故的發生。另外，以往發生的礦井重特大事故都與通風系統異常或是出現災情沒有及時處置有關，比如：大平礦瓦斯爆炸事故是先發生了煤與瓦斯突出事故，經過29min后演化為特別重大瓦斯爆炸事故；孫家灣礦瓦斯爆炸事故是先發生了沖擊地壓，經過11min后演化為特別重大瓦斯爆炸事故。如果能在某些局部性災害發生后，及時發現并在生嚴重災變前采取應急措施，就可避免造成更大的瓦斯爆炸事故損失或傷亡。

現有礦井根據國家安全生產法律法規的相關要求，都安裝有礦井安全監控系統，利用風速傳感器可對局部位置的風流速度進行監測，其風速傳感器采用壓差原理、超聲波漩渦原理、超聲波時差原理、光電葉輪原理等方式進行風速的監測，由于風速傳感器精度低、采樣速率慢，無法捕捉到風流中風速高頻波動，更無法從風流的細微波動中判斷出通風異常或災變的發生。

現有礦井大都安裝了礦井安全監控系統，其中與通風系統有關的傳感器有：風速傳感器、風壓傳感器、風門傳感器以及風筒傳感器等。

(1)風速傳感器，可對局部位置的風流速度進行監測，其風速傳感器采用壓差原理、超聲波漩渦原理、超聲波時差原理、光電葉輪原理等方式進行風速的監測，由于風速傳感器精度低、采樣速率慢，無法捕捉到風流中風速高頻波動，更無法從風流的細微波動中判斷出通風異常或災變的發生。

(2)風壓傳感器，主要用于通風機工作負壓的監測，根據監測數據可判斷風機是否工作正常、是否發生重大通風短路或通風災變等，由于一般情況下風壓變化較小，所以很難從中識別或定位井下通風安全事故的發生。

(3)風門傳感器，安裝在井下主要風門位置，當風門異常打開、沒有及時關閉時，可發出報警，提醒相關人員及時關閉風門。

(4)風筒傳感器，安裝在與局部通風機相連的風筒上，用于監測局部通風是否正常工作，從而保障掘進工作面的通風正常。

以上各類與通風系統相關的傳感器，都只能監測安裝位置處局部參數的正常與否，無法根據通風系統中風流的細微波動判斷通風事件的發生，同時，現有傳感器及安全監測系統缺乏系統整體監測和分析功能，對所發生的災變事件類型無法識別。

有相關技術利用安設的通風傳感器，結合通風網絡動態解算，進行通風系統的動態解算和動態評價，實時判斷礦井通風系統是否正常運行，但該系統要求建立起完整的礦井通風系統解算模型，加上礦井通風系統在礦井生產周期中是頻繁動態調整，所以解算模型需要和實際系統保持一致，所以其應用難度大、精度也無法保證。

另有相關技術結合礦井下安裝的瓦斯濃度傳感器和通風網路的聯通關系，利用所監測到的瓦斯濃度超限順序，判斷煤與瓦斯突出的發生及災變位置，該方法受井下瓦斯傳感器安裝位置、安裝數量以及災變時傳感器是否破壞的影響，同時也只能用與大量瓦斯異常涌出相關事故的監測，無法監測風流短路、風路阻塞、瓦斯爆炸等事故。