[发明专利]煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪及监测方法

权利要求书

1.一种煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪，其特征在于，包括瓦斯浓度采集单元、弹性波采集单元、图像采集单元以及分别与所述瓦斯浓度采集单元、弹性波采集单元和图像采集单元信号连接的数据处理单元；所述数据处理单元用于获取所述瓦斯浓度采集单元、弹性波采集单元和图像采集单元采集到的监测数据，并根据所述监测数据进行计算，然后判断掘进工作面是否出现突出预兆；所述数据处理单元通过信息交互单元将采集到所述监测数据以及判断结果传递给相关工作人员。

2.根据权利要求1所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪，其特征在于，所述图像采集单元包括摄像头以及罩设在所述摄像头外侧的防尘面罩。

3.根据权利要求2所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪，其特征在于，所述摄像头的外侧设有沿其周向布置的光源探照器。

4.根据权利要求1所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪，其特征在于，所述信息交互单元包括分别所述数据处理单元连接的显示屏或/和报警器。

5.根据权利要求4所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪，其特征在于，所述信息交互单元还包括分别与所述数据处理单元连接的USB接口或/和无线传输模块。

6.根据权利要求1所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪，其特征在于，所述瓦斯浓度采集单元、弹性波采集单元、图像采集单元、数据处理单元和信息交互单元安装在监测仪壳体内，所述监测仪壳体上设有安装孔，所述监测仪壳体通过安装孔与固定在工作面顶板上的锚杆可拆卸式连接。

7.一种煤巷掘进工作面突出预兆自动监测方法，该监测方法基于权利要求1-6任一所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监测仪实现，其特征在于，包括以下步骤：

利用瓦斯浓度采集单元、弹性波采集单元和图像采集单元分别采集监测点的瓦斯浓度信息、弹性波强度信息和图像信息；

根据所述图像信息判断监测点是否存在有人正在作业，若无，则直接将当前采集到的瓦斯浓度信息、弹性波强度信息和图像信息作为瓦斯浓度有效值、弹性波强度有效值和图像有效数据；否则，将当前采集到的瓦斯浓度信息作为瓦斯浓度有效值，将经补偿后的弹性波强度信息作为弹性波强度有效值；

根据图像有效数据判断当前掘进面的地质类型，再根据瓦斯浓度有效值、弹性波强度有效值和地质类型判断掘进工作面是否出现突出预兆。

8.根据权利要求1所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监方法，其特征在于，根据瓦斯浓度有效值、弹性波强度有效值和地质类型判断掘进工作面是否出现突出预兆的具体采用的公式为：

R＝α(λ₁x+λ₂βy)

其中，R为突出预兆参考参数，当R值大于预设阈值时则判断为出现突出预兆；x为瓦斯浓度有效值；βy为弹性波强度有效值；β为弹性波强度信息值y的补偿系数，根据不同的作业类型对弹性波强度的影响程度计算确定，当当前为非作业状态时，β＝1；λ₁和λ₂分别为非作业状态时瓦斯浓度有效值x和弹性波强度有效值βy的权重，且λ₁+λ₂＝1；α为地质类型系数。

9.根据权利要求8所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监方法，其特征在于，所述弹性波强度信息值y的补偿系数β的确定方法为：

获取至少三个作业班次的图像信息，建立基础图像识别库；

对每个作业班次的作业动作进行作业类型分类；

计算不同的作业类型对弹性波强度的影响程度，根据所述影响程度确定弹性波强度值的补偿系数。

10.根据权利要求7-9任一所述的煤巷掘进工作面突出预兆自动监方法，其特征在于，所述瓦斯浓度有效值为每固定时间段内的监测数据的最大值。