[发明专利]基于测距和测速的掘进工作面灾害报警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于测距和测速的掘进工作面灾害报警系统，该系统涉及超声波、微波测距、测速技术和通信等领域。

背景技术

煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产。我国煤矿发生重特大事故中，多数为重特大瓦斯事故，瓦斯事故所造成的伤亡人数也是所有煤矿事故中所占比例最大的。因此，瓦斯事故防治十分重要。

瓦斯事故包括瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯燃烧等事故。为避免或减少煤与瓦斯突出事故发生，人们提出了多种煤或岩与瓦斯突出防治方法，在煤矿安全生产工作中发挥着重要作用。但现有煤与瓦斯突出实时监测与预报方法包括甲烷传感器监测、微震、声发射、电磁辐射、红外辐射等误报率和漏报率还较高，难以满足煤矿安全生产的需要。

煤矿井下的掘进工作面易发生煤与瓦斯突出及冲击地压灾害，当灾害发生后，易造成工作面现场附近的工作人员被填埋或被困；另外冲击地压会造成工作面附近巷道的堵塞，使巷道通风不畅，使瓦斯积聚，易引发瓦斯爆炸。所以需要一种新的灾害监测报警系统，能在第一时间快速准确地判定掘进工作面煤与瓦斯突出及冲击地压灾害，可尽快组织救援，争取宝贵的救援时间，避免或减少填埋或被困造成的人员伤亡；并及时组织人员对堵塞巷道采取处理措施，有效避免由于瓦斯积聚引发的瓦斯爆炸等事故，避免或减少由于瓦斯窒息和瓦斯爆炸造成人员伤亡。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于测距和测速的掘进工作面灾害报警系统，在掘进工作面掘进机上安装至少1个测距装置或测速装置，所述测距装置采集该装置到设定方向上障碍物的距离数据，用于监测煤或岩石异常，所述测速装置采集设定方向上的物体移动速度，用于监测掘进工作面异常高速运动物体；在矿井巷道内安装至少1个测距装置或测速装置，所述测距装置采集该装置到底板方向上障碍物的距离数据，用于监测巷道异常堆积物，所述测速装置采集巷道轴向的物体移动速度，用于监测巷道内异常高速运动物体；系统监测掘进工作面或巷道内的测距或测速装置所采集的数据，并采集监测包括一种或多种甲烷浓度、气压、风速、或风向的环境数据，并监测所有数据采集装置的故障状态；当系统监测到掘进工作面出现煤或岩石异常、或掘进工作面数据采集装置异常，或巷道出现异常堆积物，且所监测的气压、风速或风向数据异常，则发出掘进工作面煤与瓦斯突出或冲击地压报警。

1.所述灾害报警系统进一步包括：所述测距装置包括一种或多种超声波测距传感器、微波雷达、激光测距传感器。

2.所述灾害报警系统进一步包括：所述测速装置包括一种或多种超声波测速传感器、微波雷达、激光测速传感器。

3.所述灾害报警系统进一步包括：系统所监测距离数据包括测距装置到掘进工作面前进方向的距离数据。

4.所述灾害报警系统进一步包括：系统连接掘进机控制设备，采集并监测掘进机位置和工作状态数据，用于排除掘进机移动对系统所监测的距离或速度数据的干扰。

5.所述灾害报警系统进一步包括：系统连接人员及设备定位系统，采集并监测人员和井下设备位置数据，用于排除人员或井下设备移动对系统所监测的距离或速度数据的干扰。

6.所述灾害报警系统进一步包括：系统连接声音或振动数据采集装置，用于采集并监测掘进工作面的异常声音或振动。

7.所述灾害报警系统进一步包括：系统发出掘进工作面煤与瓦斯突出报警的条件包括，当系统排除掘进机、人员或井下设备移动干扰，监测到至少一个所监测的距离数据持续小于设定阈值、或至少一个速度数据突然超过设定阈值、或至少一个掘进工作面数据采集装置故障，且巷道风向发生反转、或气压或风速超过设定阈值、或声音或振动数据超过设定阈值，且甲烷浓度数据突然升高或超过设定阈值。

8.所述灾害报警系统进一步包括：系统发出冲击地压报警的条件包括，当系统排除掘进机、人员或井下设备移动干扰，监测到至少一个所监测的距离数据持续小于设定阈值、或至少一个速度数据突然超过设定阈值、或至少一个掘进工作面数据采集装置故障，且巷道风向发生反转、或气压或风速超过设定阈值、或声音数或振动数据超过设定阈值，且甲烷浓度数据正常。

附图说明

图1基于测距和测速的掘进工作面灾害报警系统实施方案1示意图。

图2基于测距和测速的掘进工作面灾害报警系统实施方案2示意图。

图3掘进机测距及测速装置安装示意图。

图4巷道测距及测速装置安装示意图。

图5灾害监测报警流程图。

图6距离数据监测流程图。

具体实施方式