專利名稱：礦井井下火災(zāi)及有毒有害氣體正壓束管監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是礦井中火災(zāi)及有毒有害氣體的監(jiān)測，屬于礦井安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，束管監(jiān)測是對礦井多處易于發(fā)生火災(zāi)和有毒有害氣體易于集聚區(qū)域內(nèi)的氣體進行的監(jiān)測，將井下氣體通過管路輸送到井下或者地面某處進行集中分析，檢測氣體組分和濃度，來判斷礦井井下自燃火災(zāi)、外因火災(zāi)發(fā)生發(fā)展?fàn)顟B(tài)和有毒有害氣體的危險性。按照集中檢測地點不同可以分為井上型束管系統(tǒng)和井下型束管系統(tǒng)。井上型束管系統(tǒng)是將所有氣體輸送到地面進行集中分析檢測監(jiān)控；井下型束管系統(tǒng)是在井下將所有路氣體進行分析檢測，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛孢M行監(jiān)控。按照檢測方法來說，可以分為傳感器束管系統(tǒng)和色譜束管系統(tǒng)。傳感器型束管系統(tǒng)是用不同傳感器來檢測分析氣體組分和濃度，例如CO、CO2, CH4和A等；色譜型束管系統(tǒng)是用氣相色譜法來對氣體成分和濃度進行分析。但是上述所有的束管系統(tǒng)均是利用負壓抽氣的辦法(一般采用水環(huán)真空泵抽氣) 將氣體集中抽送到分析檢測系統(tǒng)(氣體濃度傳感器或者氣相色譜儀)中進行分析檢測，可以將這類型束管稱之為負壓束管，也是目前國內(nèi)外普遍使用的一種束管系統(tǒng)。該類型束管無論是從理論上還是從實踐中來看，都存在一些本身難以克服的問題，使得該類型束管在實踐應(yīng)用上難以達到較好的效果，主要表現(xiàn)在(1)負壓束管沿途的環(huán)境氣體易于進入束管內(nèi)，造成所檢氣體組分和濃度失真；(2)負壓束管破損不易察覺觀察檢測；(3)負壓束管易于堵管和凍管，在負壓大的情況下可能導(dǎo)致管路被自身負壓壓扁；(4)在采用水環(huán)真空泵在抽氣過程中會附加水分到所檢氣體中取，影響檢測的準確性和檢測器的使用壽命；(5)氣樣不能夠自動進入分析裝置中去。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有負壓束管監(jiān)測系統(tǒng)的上述不足，本發(fā)明提供一種正壓束管監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用多個正壓輸送泵將多個監(jiān)測區(qū)域(主要是易于發(fā)生煤層自燃火災(zāi)、外因火災(zāi)和有毒有害氣體易于集聚等場所)內(nèi)的氣體經(jīng)過加壓輸送到地面或井下某處，集中對氣體成分和濃度進行分析，以此來對礦井自燃火災(zāi)、外因火災(zāi)和有毒有害氣體集聚的發(fā)生發(fā)展?fàn)顟B(tài)和危險性進行預(yù)測、預(yù)報和監(jiān)測。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是礦井井下火災(zāi)及有毒有害氣體正壓束管監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣體正壓輸送系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和工作站五大部分；正壓輸送泵將負壓吸氣管路內(nèi)吸取的氣體加壓通過正壓送氣管路輸送到氣相色譜儀或者多種氣體濃度傳感器進行氣體組分和濃度分析檢測；利用電磁閥按照預(yù)定程序?qū)Χ嗦窔怏w進行切換使其逐路進入氣相色譜儀或者多種氣體濃度傳感器內(nèi)；流量傳感器對氣體流量進行監(jiān)測；由控制系統(tǒng)對電磁閥、氣相色譜儀的進行控制；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對流量傳感器、氣相色譜儀或者多種氣體濃度傳感器的數(shù)據(jù)進行采集；控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均與工作站互聯(lián)。正壓輸送泵將負壓吸氣管路內(nèi)吸取的氣體加壓通過正壓送氣管路輸送到氣相色譜儀或者多種氣體濃度傳感器進行氣體組分和濃度分析檢測；利用電磁閥按照預(yù)定程序?qū)Χ嗦窔怏w進行切換使其逐路進入氣相色譜儀或者多種氣體濃度傳感器內(nèi)；流量傳感器對氣體流量進行監(jiān)測；由控制系統(tǒng)對電磁閥、氣相色譜儀的進行控制；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對流量傳感器、氣相色譜儀或者多種氣體濃度傳感器的數(shù)據(jù)進行采集；控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均與工作站互聯(lián)。本發(fā)明的有益效果是由于是正壓輸送氣體，氣體輸送過程中其組分和濃度不失真、不易堵管、輸送距離遠、無外來水分進入、容易檢測管路是否破損、氣體可以自動進入分析檢測裝置，并且某一路氣體正壓輸送泵出現(xiàn)故障不影響其它氣路進行正常監(jiān)測。可以連續(xù)對多種氣體的組分和濃度進行檢測，檢測結(jié)果準確可靠。本發(fā)明適用于對煤礦井下煤層自燃的發(fā)生發(fā)展?fàn)顟B(tài)及其危險性進行監(jiān)測監(jiān)控，對火災(zāi)封閉區(qū)域內(nèi)氣體進行分析判斷，對易于發(fā)生外因火災(zāi)區(qū)域內(nèi)氣體和井下氣體有毒有害氣體成分、濃度及其積聚過程進行分析和監(jiān)測。該系統(tǒng)還適用于對金屬礦井火災(zāi)和有毒有害氣體進行分析和監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中零部件及編號1-濾塵取氣口 ；2-負壓吸氣管路；3-正壓輸送泵；4-正壓送氣管路；5-流量傳感器；6-多氣路切換裝置；7-電磁閥；8-進氣管；9-總進氣管；10-排空管；11-氣相色譜儀；12-多種氣體濃度傳感器；13-數(shù)據(jù)傳輸與采集線纜；14-控制信號線纜；15-控制系統(tǒng)； 16-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；17-工作站。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。參見圖1，礦井井下火災(zāi)及有毒有害氣體正壓束管監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣體正壓輸送系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)15、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16和工作站17五大部分；正壓輸送泵3將負壓吸氣管路2內(nèi)吸取的氣體加壓通過正壓送氣管路4輸送到氣相色譜儀11或者多種氣體濃度傳感器12進行氣體組分和濃度分析檢測；利用電磁閥7按照預(yù)定程序?qū)Χ嗦窔怏w進行切換使其逐路進入氣相色譜儀11或者多種氣體濃度傳感器12內(nèi)；流量傳感器5對氣體流量進行監(jiān)測；由控制系統(tǒng)15對電磁閥7、氣相色譜儀11的進行控制；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16對流量傳感器5、氣相色譜儀11或者多種氣體濃度傳感器12的數(shù)據(jù)進行采集；控制系統(tǒng)15、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16均與工作站17互聯(lián)。本監(jiān)測系統(tǒng)包括下列具體部分濾塵取氣口 1 在氣體進入氣路前利用過濾網(wǎng)、過濾器等將絕大部分氣體中的粉塵進行過濾。負壓吸氣管路2 從濾塵取氣口 1到正壓輸送泵3為止。內(nèi)外管徑大小和材質(zhì)根據(jù)實際情況進行設(shè)計，長度根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定，但距離越短越好。在埋入采空區(qū)等部位時該管需要進行抗壓、抗沖擊設(shè)計，一般方法是在外加裝抗壓抗沖擊能力強的硬質(zhì)套管。正壓輸送泵3:要求該泵滿足煤礦井下防隔爆要求。泵的選型根據(jù)所需要輸送氣路的距離，氣量大小和高程進行設(shè)計。最終達到氣體分析器的氣量需要超過氣體分析器的要求。對于濾塵取氣口 1端能夠產(chǎn)生一定負壓是氣體能夠被吸入泵體內(nèi)，也就是正壓輸送泵3同時具有一定負壓吸氣能力和較強的正壓加壓能力，并且必須保證正壓送氣管路4的氣體是完全來自于負壓吸氣管路2內(nèi)的氣體。正壓送氣管路4:該管是整個束管系統(tǒng)的主要部分，根據(jù)現(xiàn)場不同需要，該管長度從數(shù)百米到數(shù)萬米不等，管的材質(zhì)、內(nèi)外徑大小、阻燃抗靜電能力、鋪設(shè)要求需要按照相關(guān)設(shè)計要求和標(biāo)準根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定。流量傳感器5 可以對每一路氣體流量進行在線監(jiān)測，也可以同時對多路氣體切換到總進氣管9進行監(jiān)測。也可以僅僅對氣體流量進行觀測，在此情況下可以采用氣體流量表。多氣路切換裝置6 該裝置作用將多路進氣管8的氣體依次切換進入氣相色譜儀 11或者多種氣體濃度傳感器12，采用電磁閥7安設(shè)在每路正壓送氣管路4末端處，可以將進氣管8的氣體切換到總進氣管9內(nèi)，也可以切換到排空管10內(nèi)排放掉。氣體分析檢測裝置(氣相色譜儀11或多種氣體傳感器12)對氣體組分和濃度檢測可以采用氣相色譜儀11進行，檢測組分一般包括CH4、CO、CO2、O2、N2、C2H4、C2H6、C2H2和C3H8 等；或用多種氣體傳感器12可對CO、CH4, O2等氣體組分進行濃度檢測?？刂葡到y(tǒng)15 該系統(tǒng)主要對多氣路切換裝置6的電磁閥7和氣相色譜儀11的硬件系統(tǒng)通過控制信號線纜14進行控制。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16 該系統(tǒng)主要對流量傳感器5的數(shù)據(jù)、氣相色譜儀11的數(shù)據(jù)、多種氣體濃度傳感器12的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸與采集線纜13進行有效采集，并上傳到工作站 17。工作站17 工作站17由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，一方面對控制系統(tǒng)15和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16進行綜合控制，主動獲取整個束管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并進行分析、處理、存儲，形成報表并打印等。也可以在該軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入專家系統(tǒng)，對礦井火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展過程和有毒有害氣體的危險性狀態(tài)進行自動分析判斷。實施本發(fā)明形成的正壓束管系統(tǒng)運行的基本程序如下被監(jiān)測氣體通過濾塵取氣口 1在正壓輸送泵3的作用下被吸入到負壓吸氣管路2 內(nèi)，通過正壓輸送泵3時被加壓輸送到正壓送氣管路4內(nèi)，在進入多氣路切換裝置6內(nèi)的電磁閥7前，其流量被流量傳感器5記錄。某路進氣管8中的氣體在被切換到總進氣管9內(nèi)時，其它所有管路的氣體均被切換到排空管10內(nèi)，被同時排空。進入總進氣管9內(nèi)的氣體進入氣相色譜儀11進行氣體成分和濃度的分析；如果采用多種氣體濃度傳感器12分析氣體濃度，那么就將總進氣管9內(nèi)的氣體同時引入所有的多種氣體濃度傳感器12內(nèi)進行分析。 氣體流量數(shù)據(jù)和氣體組分和濃度數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16采集處理，并傳送到工作站17中進行分析、處理、顯示、儲存和打印?？刂葡到y(tǒng)15按照工作站17的程序指令對多氣路切換裝置6進行控制，以使所有氣路按照一定的時間間隔依次進入氣相色譜儀11或者多種氣體濃度傳感器12進行分析檢測。與此同時，工作站17按照預(yù)先設(shè)定的程序?qū)?shù)據(jù)采集系統(tǒng) 16進行數(shù)據(jù)采集控制。該系統(tǒng)還具備的相關(guān)特征說明如下(1)氣體輸送采用分布式正壓輸送的方法，即每一路氣體在氣體采集點附近將氣體加壓輸送到地面或者井下某處對其成分和濃度進行集中分析檢測。(2)在臨近被監(jiān)測區(qū)域取氣樣口到氣體正壓輸送泵一段管路為負壓吸氣段，該段所需負壓可由氣體正壓輸送泵自吸產(chǎn)生。(3)在每一路氣體出口處有進行有無氣體和氣體流量大小監(jiān)測。只要輸送到氣體分析檢測裝置內(nèi)的氣量大于該分析檢測裝置所需氣量就能夠保證所檢測氣體組分和濃度不失真。進行氣體流量檢測方法可以采用皂膜流量計，也可以采用機械或者電子流量檢測
直ο(4)對氣體組分和濃度的分析檢測可以采用氣相色譜檢測方法，也可以采用CO、 CO2, CH4和&等氣體濃度傳感器進行分析檢測，并且可以根據(jù)實際需要進行傳感器種類和數(shù)量的增減。(5)對氣體進行集中檢測的地方可以設(shè)置在礦井井口附近的地面上，也可以設(shè)置在礦井井下適當(dāng)?shù)奈恢谩?6)設(shè)置在礦井下的相關(guān)裝置均需要按照相關(guān)要求進行防隔爆設(shè)計，滿足防隔爆要求。
權(quán)利要求
1. 一種礦井井下火災(zāi)及有毒有害氣體正壓束管監(jiān)測系統(tǒng)，它包括氣體正壓輸送系統(tǒng)、 氣體分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)(15)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)和工作站(17)五大部分；其特征是正壓輸送泵( 將負壓吸氣管路O)內(nèi)吸取的氣體加壓通過正壓送氣管路(4)輸送到氣相色譜儀(11)或者多種氣體濃度傳感器(1 進行氣體組分和濃度分析檢測；利用電磁閥(7) 按照預(yù)定程序?qū)Χ嗦窔怏w進行切換使其逐路進入氣相色譜儀(11)或者多種氣體濃度傳感器(12)內(nèi)；流量傳感器(5)對氣體流量進行監(jiān)測；由控制系統(tǒng)(15)對電磁閥(7)、氣相色譜儀(11)的進行控制；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)對流量傳感器( 、氣相色譜儀(11)或者多種氣體濃度傳感器(12)的數(shù)據(jù)進行采集；控制系統(tǒng)(15)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)均與工作站(17) 互聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦井井下火災(zāi)及有毒有害氣體正壓束管監(jiān)測系統(tǒng)，屬于礦井安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。它包括氣體正壓輸送系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和工作站五大部分。該系統(tǒng)將被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的氣體采用正壓輸送的方式集中輸送到井下或者地面某處對氣體的組分和濃度進行集中檢測。由于采用正壓方式輸送氣體，在氣體輸送過程中氣體組分和濃度完全不失真、不易堵管、輸送距離遠、無外來水分進入、容易檢測管路是否破損漏氣、氣體可以自動進入分析檢測裝置，檢測結(jié)果準確可靠。本發(fā)明適用于對煤炭礦井煤炭自燃、礦井外因火災(zāi)及礦井內(nèi)有毒有害氣體進行分析和監(jiān)測。還適用于對金屬礦井火災(zāi)和有毒有害氣體進行分析和監(jiān)測。
文檔編號E21F17/18GK102182511SQ201110023649
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者謝曉莉, 馬漢鵬 申請人:謝曉莉