[发明专利]一种用于井下防灭火的注氮方法

权利要求书

1.一种用于井下防灭火的注氮方法，其特征在于，具体按照如下步骤进行：

步骤1：在井下工作间内搭建一种用于井下防灭火的注氮系统；

所述井下工作间包括煤壁(7)和采空区(6)，围绕所述煤壁(7)形成有用于作业人员流动的进风巷(8)、工作面(9)以及出风巷(10)；

注氮系统包括气体传感器(12)和注氮管道(5)；气体传感器(12)位于多个液压支架(11)之间，多个所述液压支架(11)设置于采空区(6)靠近工作通道的侧壁，所述注氮管道(5)设置于进风巷(8)，所述注氮管道(5)沿采空区(6)的方向依次设置有手动开关阀(1)，减压阀(2)，比例流量调节阀(3)以及气体流量计(4)，所述注氮管道(5)延伸至采空区(6)；

所述井下工作间还配置有工控机、IO模拟块、继电器以及电磁阀；位于井上的控制室通过环网与工控机连接，及时处理井下信息；IO模块与工控机通过以太网连接，继电器通过电线与工控机连接，气体传感器(12)通过485信号线与工控机连接；继电器、IO模块通过直流电源与比例流量调节阀(3)串联，以便用于控制比例流量调节阀(3)的开关；

步骤2：开始注氮前，作业人员检查注氮管道(5)是否存在泄漏的情况，若注氮管道(5)存在管道泄漏的情况，则关闭泄漏点附近前后手动阀门的开关；反之若不存在管道泄漏情况，则进行步骤3；

步骤3：手动开启手动阀门(1)，随后工控机控制IO模块、继电器开启比例流量调节阀(3)向采空区(6)进行注氮；

步骤4、利用工作面架间气体数据补充算法，实时判定是否存在采空区(6)氮气溢出情况；

步骤5、利用井下采空区自动注氮调控算法，实时调控注氮量与工作面(9)的气体浓度情况；

步骤6、注氮时段结束，通过工控机控制IO模块、继电器，最终控制电磁阀停止向采空区(6)注氮；

步骤7、工控机统计注氮时段中注氮量大小并生成报表，用于记录、保存、追溯井下注氮情况。

2.根据权利要求1所述的一种用于井下防灭火的注氮方法，其特征在于，步骤3中，所述工控机通过采集和处理多个气体传感器(12)的检测数值、并向继电器发送对应的电阻数值、向IO模块发送信号，以便控制开关比例调节阀(3)。

3.根据权利要求1所述的一种用于井下防灭火的注氮方法，其特征在于，所述气体传感器(12)用于检测收集氧气和一氧化碳的浓度。

4.根据权利要求1所述的一种用于井下防灭火的注氮方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

步骤41：工控机实时采集气体传感器(12)的氧气和一氧化碳的浓度数据；

步骤42：利用埃尔米特插值算法补充架间数据：利用氧气的浓度数据，利用如下公式(1)计算，得到各个液压支架(11)之间氧气的浓度数据；

其中，x_i为第i架间编号，y为架间编号与氧气下降速率之间的函数关系，y_i’为函数在i点的导数，H(x)为经过数值计算，第x架的氧气下降速率数值；

步骤43：工控机提取所有架间氧气的浓度数据，并计算架间各点氧气浓度下降速率，得到所有架间氧气浓度下降最快点信息，设置氧气浓度下降速率阈值ɑ，设置工作面(9)氧气浓度下限为18％；

步骤44、工控机判断工作面(9)架间氧气浓度是否低于工作面(9)氧气浓度下限18％，若低于18％，则清除立刻疏散井下工人、停止注氮；反之则继续注氮；

步骤45、工控机判断工作面(9)架间氧气浓度下降最快点速率是否高于阈值ɑ，若高于阈值ɑ，则立刻停止注氮；反之则继续注氮。