[发明专利]一种密闭采空区瓦斯释放自动调控装备

说明书

本发明公开了一种密闭采空区瓦斯释放自动调控装备，利用密闭墙内外正压差开启瓦斯释放管道控制阀门，使密闭采空区内高浓度瓦斯自动释放，并利用释放管道出口监测区域瓦斯浓度值反馈调节管道阀门的开度。根据压差和瓦斯浓度在上位机的监控软件中编制程序，结合PLC控制箱和RS485总线对瓦斯释放管道上的电控阀门开度进行远程自动调节，在保证瓦斯释放区域瓦斯浓度不超标的前提下，降低密闭采空区的高浓度瓦斯压力，消除密闭墙处瓦斯“呼吸”现象。装备安全可靠、易于维护，可保障采空区密闭墙处盲巷段的安全性，防止相邻回采工作面上隅角出现瓦斯浓度突增现象，非常适合在煤矿安全生产中推广、使用。

技术领域

本发明涉及密闭采空区瓦斯释放自动调控技术及装备，属于煤矿瓦斯防治技术领域。

背景技术

在矿井生产过程中，随着工作面的推进长度的增加，开采强度的加大，孤岛工作面与相邻密闭采空区之间的裂隙通道会进一步发育，使得密闭采空区往回采工作面的瓦斯涌出量也相应增大，孤岛工作面上隅角瓦斯积聚现象愈发明显。因此，相邻密闭采空区的瓦斯涌出是影响孤岛工作面安全生产的一个重大问题。另外，通过现场观测发现，密闭采空区的密闭墙处存在明显的“呼吸”现象，即在一天24h内不同的时间段内，瓦斯有时由密闭墙内侧向外侧“呼出”，有时由密闭墙外侧向内侧“吸入”。这种不稳定现象不仅容易导致密闭墙外侧靠近顶板附近瓦斯积聚，还可导致采空区内氧气含量过大，增加采空区自然发火的风险。因此，需要根据密闭采空区密闭墙内外压差的变化规律和瓦斯释放管出口监测区域瓦斯浓度的变化规律，开发一种能够合理释放采空区高浓度瓦斯，彻底解决密闭墙处的瓦斯“呼吸现象”的自动调控技术及装备。该技术装备对于治理孤岛工作面上隅角瓦斯积聚和相邻密闭采空区密闭墙处的瓦斯“呼吸现象”均具有重要意义。

发明内容

根据密闭采空区密闭墙内外压差的变化和瓦斯释放管道出口监测区域瓦斯浓度值的变化，通过不断调节瓦斯释放管内的瓦斯流量，使得密闭采空区内高浓度瓦斯安全释放，降低密闭采空区内瓦斯压力，消除密闭墙处瓦斯“呼吸现象”，降低相邻孤岛工作面上隅角瓦斯积聚的风险。因此，本发明旨在提供一种运行稳定，易于维护，能够从根本上方便、有效解决密闭采空区瓦斯涌出问题的技术及装备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明所述的一种密闭采空区瓦斯释放自动调控技术及装备，首先，在密闭采空区密闭墙中预埋小口径导气管和较大口径瓦斯释放管，在密闭墙外设置微压差传感器与小口径导气管相接，监测密闭墙内外压差；在瓦斯释放管上合理位置安装可调型电动阀门和管道瓦斯多参数传感器；在瓦斯释放管出口设置瓦斯浓度监测区并安设低浓度瓦斯传感器。其次，以微压差传感器信号为基础，利用电动执行装置、PLC及相关电路元件实现对电动阀门的就地开闭控制，同时以瓦斯释放管道出口监测区域的瓦斯传感器信号为基础，利用电动执行装置、PLC及相关电路元件实现对电动阀门的就地开度调节。然后，利用工业以太网和上位机监测调控软件，实现对瓦斯释放管道内瓦斯流量的远程调控，使系统操作更加方便、有效、快捷。通过编制上位机软件，对电控阀门可进行启停操作，并可对电控阀门的运行状态、电控阀门开度以及故障显示等进行监测和调控。最后，将微压差传感器和低浓度瓦斯传感器信号通过监测分站传输至PLC 控制柜和上位机软件中。根据这些实时微压差和瓦斯浓度模拟量，编制自动调控程序，使系统自行调节瓦斯释放管道内的瓦斯流量，最终达到密闭采空区内高浓度瓦斯安全释放的目的。

本装备利用PLC及上位机监控软件，可实现瓦斯释放管道内的瓦斯流量的现场就地调节和远程监控调节。现场就地调节主要通过电控阀门执行装置的控制面板旋钮实现，执行参数可通过遥控器设置。而远程监控调节，在上位机软件中可选择PLC控制和RS485总线控制，当系统调控失败，导致瓦斯释放管出口监测区域瓦斯浓度过高时，将发出声音报警信号，并显示故障信息。

本发明用于解决密闭采空区密闭墙处瓦斯“呼吸现象”之外，还可作为采空区自然发火的监测与防控设备。整套装备安全可靠、易于维护，能够方便、快捷、有效地增强采空区内瓦斯释放过程的安全性，非常适合在密闭采空区密闭墙处瓦斯“呼吸现象”的低瓦斯矿井中矿中推广、使用。