[发明专利]一种煤与瓦斯突出预警装置及方法

摘要

本发明涉及一种煤与瓦斯突出预警装置及方法，属于矿用仪器仪表及防突技术、工艺的技术研究领域。具体工作流程为：分别将瓦斯传感器监测数据、风速传感器监测数据、掘进巷道结构设计及煤体工业分析参数实时传输到煤与瓦斯突出预警装置主机内部。经过系统内置的工作面煤体瓦斯可解析数学模型，计算求出当前位置掘进工作面煤体的可解析瓦斯含量。结合实验室瓦斯测试结果拟合修正，反演求出工作面前方煤体原始瓦斯的赋存情况。随后，通过本发明内置预警数学模型及实验室突出临界指标考察结果，实现煤与瓦斯突出预警结果的实时、连续运算。解决了现阶段采用两个“四位一体”煤与瓦斯突出防治过程中难以实现全天候、连续、准确预警的缺点。

主权项

1.一种煤与瓦斯突出预警装置，其特征在于：包含煤与瓦斯突出预警装置主机，瓦斯浓度传感器、风速风向传感器、声音报警模块和光效报警模块；所述煤与瓦斯突出预警装置主机包含壳体，显示装置，电路板和线环；所述瓦斯浓度传感器和风速风向传感器用于接收井下的瓦斯浓度信息和风速风向信息，并连接至所述电路板；所述煤与瓦斯突出预警装置主机还连接有所述声音报警模块和光效报警模块，用于在出现瓦斯预警时主机通过所述声音报警模块和光效报警模块发出报警信息；所述主机还连接至地面中心服务器进行多终端结果查询与数据储存，在出现瓦斯预警时所述地面中心服务器实现多途径的超前预警；所述预警装置的煤与瓦斯突出预警方法具体包括以下步骤：S1：主机采集传感器监测数据；S2：通过工作面煤体瓦斯可解析数学模型，计算求出当前位置掘进工作面煤体的可解析瓦斯含量；S3：将当前位置掘进工作面煤体的可解析瓦斯含量结合实验室得到的煤体残存不可解析瓦斯及掘进面煤体残存可解析瓦斯测试结果进行拟合修正，反演求出工作面前方煤体原始瓦斯的赋存情况；S4：结合工作面煤体实验室诱发突出临界指标的考察结果，通过内置数据运算处理模块，计算求出工作面前方煤体的煤与瓦斯突出监测预警结果；S5：预警结果通过煤与瓦斯突出预警装置主机上的显示面板直接显示输出，并传输到地面中心服务器内部进行多终端结果查询与数据存储；S6：当出现煤与瓦斯突出危险预警时，预警装置的主机通过井下的声音报警模块、光效报警模块和地面终端进行多途径超前预警；所述步骤S2为：S21：求取m班次瓦斯浓度传感器监测均值，其中为m班次瓦斯浓度传感器监测均值，T为一个班次时间，x_i为第i分钟瓦斯浓度传感器监测均值；S22：求取m班次单位时间内瓦斯浓度的最值，x_m,max＝max[x₁,x₂,…x_T]其中n为一个计算单元的分钟数；S23：求取m班次单位时间内风速风向传感器监测均值，其中为m班次风向风速传感器监测均值，y_j为第j分钟风向风速传感器监测均值；S24：根据煤层结构参数，计算m班次单位分钟风量，其中Q_mf为m班次单位分钟风量，S₁为工作面迎头面积；S25：计算单元时间内瓦斯涌出波动预警结果，其中S₂为鲜落煤煤壁面积，Q_mc煤体原始瓦斯赋存含量，A为瓦斯涌出波动预警结果；S26：计算单元时间内瓦斯涌出状态预警结果，B＝x_m,max‑x_m,n,min其中B为瓦斯涌出涌出状态预警结果。