[发明专利]基于压力波的矿井通风在线监测及事件定位方法

说明书

本发明公开了一种基于压力波的矿井通风在线监测及事件定位方法。包括以下步骤：1、通过在矿井巷道内布置压力波监测装置，实时监测井下压力波动，根据监测到的压力波特征，判断在井下通风系统中所发生的异常事件；2、通过在矿井通风系统内不同地点布置多个压力波监测装置，利用压力波波速和压力波到达不同监测点的时间差，计算出异常事件的发生位置；3、将以上得到的事件类型和事件位置信息，通过有线或无线网络传输到地面服务器，根据实际需要设定是否发出警报，供技术人员应急决策。本发明可实时监测矿井通风系统运行状况，并捕捉矿井通风系统异常，为及时采取技术措施、避免重大安全生产事故的发生提供技术手段。

技术领域

本发明涉及的是矿井通风与安全技术领域，具体涉及一种基于压力波的矿井通风在线监测及事件定位方法。

背景技术

矿井通风系统是矿井最重要的组成部分，它不仅为井下工人提供新鲜空气和舒适的工作环境，同时对矿井安全生产也至关重要。如果通风系统异常，很容易引发安全生产事故。例如，当风门异常打开，没有及时关闭或关闭不严时，会造成风流短路，从而使部分巷道处于无风或微风状态，造成井下工人窒息或中毒事故，更有可能造成局部瓦斯积聚，导致瓦斯爆炸事故的发生。另外，以往发生的矿井重特大事故都与通风系统异常或是出现灾情没有及时处置有关，比如：大平矿瓦斯爆炸事故是先发生了煤与瓦斯突出事故，经过29min后演化为特别重大瓦斯爆炸事故；孙家湾矿瓦斯爆炸事故是先发生了冲击地压，经过11min后演化为特别重大瓦斯爆炸事故。如果能在某些局部性灾害发生后，及时发现并在生严重灾变前采取应急措施，就可避免造成更大的瓦斯爆炸事故损失或伤亡。

现有矿井根据国家安全生产法律法规的相关要求，都安装有矿井安全监控系统，利用风速传感器可对局部位置的风流速度进行监测，其风速传感器采用压差原理、超声波漩涡原理、超声波时差原理、光电叶轮原理等方式进行风速的监测，由于风速传感器精度低、采样速率慢，无法捕捉到风流中风速高频波动，更无法从风流的细微波动中判断出通风异常或灾变的发生。

现有矿井大都安装了矿井安全监控系统，其中与通风系统有关的传感器有：风速传感器、风压传感器、风门传感器以及风筒传感器等。

(1)风速传感器，可对局部位置的风流速度进行监测，其风速传感器采用压差原理、超声波漩涡原理、超声波时差原理、光电叶轮原理等方式进行风速的监测，由于风速传感器精度低、采样速率慢，无法捕捉到风流中风速高频波动，更无法从风流的细微波动中判断出通风异常或灾变的发生。

(2)风压传感器，主要用于通风机工作负压的监测，根据监测数据可判断风机是否工作正常、是否发生重大通风短路或通风灾变等，由于一般情况下风压变化较小，所以很难从中识别或定位井下通风安全事故的发生。

(3)风门传感器，安装在井下主要风门位置，当风门异常打开、没有及时关闭时，可发出报警，提醒相关人员及时关闭风门。

(4)风筒传感器，安装在与局部通风机相连的风筒上，用于监测局部通风是否正常工作，从而保障掘进工作面的通风正常。

以上各类与通风系统相关的传感器，都只能监测安装位置处局部参数的正常与否，无法根据通风系统中风流的细微波动判断通风事件的发生，同时，现有传感器及安全监测系统缺乏系统整体监测和分析功能，对所发生的灾变事件类型无法识别。

有相关技术利用安设的通风传感器，结合通风网络动态解算，进行通风系统的动态解算和动态评价，实时判断矿井通风系统是否正常运行，但该系统要求建立起完整的矿井通风系统解算模型，加上矿井通风系统在矿井生产周期中是频繁动态调整，所以解算模型需要和实际系统保持一致，所以其应用难度大、精度也无法保证。

另有相关技术结合矿井下安装的瓦斯浓度传感器和通风网路的联通关系，利用所监测到的瓦斯浓度超限顺序，判断煤与瓦斯突出的发生及灾变位置，该方法受井下瓦斯传感器安装位置、安装数量以及灾变时传感器是否破坏的影响，同时也只能用与大量瓦斯异常涌出相关事故的监测，无法监测风流短路、风路阻塞、瓦斯爆炸等事故。