[发明专利]煤岩动力灾害声电瓦斯实时自动监测系统及方法

摘要

一种煤岩动力灾害声电瓦斯实时自动监测系统及方法，属于矿山安全及监测监控领域。该系统由声波探头、电磁天线、瓦斯传感器、电流传感器、电压传感器、声电瓦斯同步监测仪、通信分站、分站电源和监测中心机等组成。系统通过声电瓦斯同步监测仪接收声波、电磁辐射和瓦斯信号，可接入电压传感器监测动力电缆通电情况，接入电流传感器监测机电设备工作情况；通过声波、电磁和瓦斯信号突变情况及声电频谱特征，结合电流、电压信号变化识别探头、天线移动及采掘活动情况；通过有效声波、电磁信号变化及频谱特征、结合瓦斯信号变化特征预警工作面前方异常区域及煤岩动力灾害危险性。可应用于工作面前方异常区域监测及煤与瓦斯突出、冲击地压监测预警。

主权项

1.一种利用煤岩动力灾害声电瓦斯实时自动监测系统的自动监测方法，自动监测系统包括：声波探头、电磁天线、瓦斯传感器、通信分站、分站电源、光纤网、监测中心机、监测终端机、声电瓦斯同步监测仪、电流传感器和电压传感器；声波探头和电磁天线、电流传感器、电压传感器和瓦斯传感器与声电瓦斯同步监测仪的相应传感器输入接口连接；声电瓦斯同步监测仪的通信接口与通信分站的输入端连接，通信分站通过交换机和光纤网与监测中心机和监测终端机连接；分站电源与声电瓦斯同步监测仪的稳压电路连接；声波探头、电磁天线、瓦斯传感器、电流传感器及电压传感器与声电瓦斯同步监测仪连接构成监测器，多个监测器布置在井下采掘工作面或巷道监测区域内；其特征在于：在需要监测的测点或工作面安装声波探头、电磁天线、瓦斯传感器，在动力电缆上安装电流传感器和电压传感器，分别接入声电瓦斯同步监测仪的相应传感器输入接口，连接通信分站、分站电源、交换机和监测中心机；声电瓦斯同步监测仪同步接收声波、电磁、瓦斯浓度、电压和电流信号，并将数据实时上传到监测中心机；通过声波、电磁辐射和瓦斯浓度实时信号波形，能够同步反映工作面前方煤岩体受载、变形破裂、瓦斯渗流涌出情况、信号波形特征、频谱特征及其变化，通过电压信号监测动力电缆通电情况，电流信号监测机电设备工作情况；监测中心机分析各信号变化情况，识别机电设备干扰、采掘活动及探头、天线移设情况和有效信号：当监测的声波、电磁信号发生突变，且声波、电磁信号具有机电设备干扰的频谱特征，电压和电流信号也发生突变时，表明声波、电磁信号为机电设备干扰所致；当监测的声波、电磁信号发生突变，声波、电磁信号具有人为移设声波探头和电磁天线特征频谱，电压和电流信号未发生突变时，表明声波、电磁信号为声波探头和电磁天线移动所致；当声波、电磁和瓦斯信号具有突变增长及稳定衰减变化特征时，表明工作面进行采掘活动；监测得到的声波信号和电磁信号滤除干扰后得到有效声波信号和有效电磁信号；通过有效声波信号和有效电磁信号变化及频谱特征，结合瓦斯信号变化特征预警工作面前方异常区域及煤岩动力灾害危险性：当有效声波、电磁信号和瓦斯信号中两个以上呈现连续或波动式增长趋势，且信号强度和趋势变化超过区域异常相应临界值时，表明工作面前方为地质异常区域；当有效声波、电磁信号和瓦斯信号中两个以上呈现连续、波动式增长趋势，且信号强度或趋势变化超过动力灾害危险相应临界值时，表明有动力灾害危险性。