[发明专利]矿井巷道瓦斯分布动态云图生成方法及分析预警系统

说明书

本发明涉及一种矿井巷道瓦斯分布动态云图生成方法及分析预警系统，属于煤矿安全监测领域。该方法包括：S1：在井下关键区域安装井下监测设备，监测设备将获取到的监测数据传输到地面监控中心；S2：根据监测地点监测到的风速、风压数据，代入建立的通风网络动态解算模型，进行动态解算，获取井下实时风量分配数据；S3：根据监测地点监测到的瓦斯浓度数据，综合井下实时风量分配，带入巷道瓦斯分布计算模型中解算，获得井下实时巷道瓦斯浓度分布，在地面监控中心显示装置上显示巷道瓦斯浓度分布云图；分析井下通风瓦斯系统中可能存在的安全隐患，给出报警。本发明便于管理人员了解井下巷道瓦斯实时分布情况，并实现井下巷道瓦斯浓度超限的预警。

技术领域

本发明属于煤矿安全监测技术领域，涉及一种用于实现矿井巷道瓦斯分布动态云图生成及分析预警的系统。

背景技术

目前，我国矿井通风瓦斯监测相关的监测点设置较少，无法对整个矿井进行有效的监测，主要靠人工巡检；但由于日常瓦斯巡检工作量大、效率低、可靠性差，并且不具有同时性，无法对全矿井空间瓦斯分布情况进行实时全面地把控，往往是在事故发生后才发现事故地点安全隐患；因此，应采取有效手段以监控煤矿井下巷道瓦斯分布实时动态对及时消除重大安全隐患，对避免重大事故的发生具有重大意义，是矿井安全生产的重要技术保障。

因此，有必要研究出一种矿井巷道瓦斯分布动态云图生方法，能够实现快速、实时计算井下巷道瓦斯分布情况，为在线监测预警提供良好的数据支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供矿井巷道瓦斯分布动态云图生成方法，通过实时监测全矿井巷道瓦斯分布情况，达到及时发现和消除煤矿重大安全生产隐患，避免煤矿重大事故的目的；本发明的目的之二是提供一种用于矿井巷道瓦斯分布动态云图生成及分析预警的系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

矿井巷道瓦斯分布动态云图生成及分析预警方法，该方法包括以下步骤：

S1：在井下关键区域安装井下监测设备，监测设备将获取到的监测数据传输到地面监控中心；

S2：根据监测地点监测到的风速、风压数据，代入建立的通风网络动态解算模型，进行动态解算，获取井下实时风量分配数据；

S3：根据监测地点监测到的瓦斯浓度数据，综合井下实时风量分配，带入巷道瓦斯分布计算模型中解算，获得井下实时巷道瓦斯浓度分布，在地面监控中心显示装置上显示巷道瓦斯浓度分布云图；分析井下通风瓦斯系统中可能存在的安全隐患，给出报警。

进一步，所述步骤S2中所述的通风网络动态解算模型通过以下步骤得到：

S21：假设巷道中的风流在巷道断面内的性质是均匀的，即假设为一维流体流动；获得矿井风网，选择风阻较小的分支作为树枝，选择风阻较大的分支作为弦，构成风网最小树；

S22：确立独立网孔或回路数目，选择独立网孔或回路，拟定各分支初始风量，求解校正值ΔQ,其计算方程为:式中：n为网孔或回路中的分支数；R_i为各分支风阻，单位为N·s²/m⁸；Q_i为各分支风量，单位为m³/s，第一次迭代计算时为初始风量，凭经验拟定；h_f为机械风压；h_n为自然风压；采用牛顿迭代法迭代计算，当满足ΔQ小于0.0001时，计算结束，得到所有分支矿井巷道实时风量。

进一步，所述步骤S22中，在通风网络动态解算模型通中，计算具有风速传感器的巷道时，将其假定为固定风量巷道，巷道风量值Q＝60*VS，式中：V为监测风速，单位为：m/s；S为巷道断面,单位为：m²；在风网中设定为余树；计算具有风流压力传感器的巷道时，将其假定为固定风压巷道，在风网中设定为普通分支。