[发明专利]煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量非接触式动态连续测定系统及方法

说明书

本发明公开了一种煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量非接触式动态连续测定系统及方法，该测定系统包括多参量动态获取系统、监控系统和瓦斯含量解算系统三大部分。多参量动态获取系统用于获取参数采集点的煤巷回风瓦斯浓度、巷道断面面积、巷道断面周长、传感器距离掘进头距离和工作面风速，并通过监控系统传输给瓦斯含量解算系统，瓦斯含量解算系统实现多参量数据信号的采集、处理、展示以及对多参量动态获取系统驱动模块的控制。该系统对应的方法可对系统获取的多参量信息进行“点‑线‑面‑体”综合分析反演。本发明可广泛应用于煤巷掘进工作面煤层瓦斯赋存规律的观测和研究方面。

技术领域

本发明属于矿井瓦斯防治领域，具体涉及一种煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量非接触式动态连续测定系统及方法。

背景技术

掌握煤层瓦斯分布和赋存规律，是实施瓦斯精准治理的关键。目前，针对煤层瓦斯含量的测定方法主要有：直接法测定瓦斯含量和间接法测定瓦斯含量，其中直接法是通过钻孔采取煤样，通过井下解吸和地面解吸最终确定瓦斯含量，间接法测定瓦斯含量是通过测定瓦斯压力反推瓦斯含量。传统瓦斯含量测定均是一种接触式的点预测方法，它主要是通过在煤壁上打钻，定点取样或者测压来进行含量测定。这种预测方法不能及时有效的连续预测预报煤层瓦斯含量，不仅在测定工作中会终止掘进工作，而且不能全面的掌握掘进前方的瓦斯赋存情况。因此，探索和研究一种煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量非接触式动态连续测定系统和方法尤为必要，系统通过自动监控煤巷掘进工作面瓦斯涌出量，能够自动反演出掘进期间瓦斯含量的分布和赋存规律，为实施瓦斯精准治理提供可靠依据。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有瓦斯含量测定技术的不足，提供了一种煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量非接触式动态连续测定系统及方法，利用现场实测的方法，通过布置传感器，连续采集正常掘进的煤巷回风瓦斯浓度、巷道断面面积、巷道断面周长、传感器距离掘进头距离和工作面风速，通过掘进工作面瓦斯含量解算模型，快速推算掘进工作面煤层瓦斯含量，并将测试结果与传统测试方法测试的瓦斯含量进行相互校验和修正，实现煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量连续快速测试，并可对观测成果进行直观的曲线、二维和三维可视化展示。

为实现以上目的，本发明采用如下的技术方案：

煤巷掘进工作面煤层瓦斯含量非接触式动态连续测定系统，包括多参量动态获取系统、监控系统和瓦斯含量解算系统；其中，多参量动态获取系统，用于获取参数采集点的煤巷回风瓦斯浓度、巷道断面面积、巷道断面周长、传感器距离掘进头距离和工作面风速变化信息，以及在煤巷工作面内的行进，并通过监控系统传输给瓦斯含量解算系统，瓦斯含量解算系统实现多参量数据信号的采集、处理、展示以及对多参量动态获取系统驱动模块的控制。

本发明进一步的改进在于，多参量动态获取系统包括驱动模块以及安装在驱动模块上的多参量信号获取模块、信号转换模块和信号传输模块；其中，驱动模块用于实现多参量动态获取系统的行进，以保证多参量动态获取系统与掘进头保持稳定距离，多参量信号获取模块包括甲烷浓度传感器、矿用风速传感器、矿用巷道断面无线测试仪和矿用激光测距传感器，甲烷浓度传感器用于实时测定煤巷掘进工作面回风的瓦斯浓度，矿用风速传感器用于实时测定煤巷掘进工作面的风流速度，矿用巷道断面无线测试仪用于实时测定巷道通风面积、周长值、宽度、高度，矿用激光测距传感器用于实时测定掘进面距瓦斯探头距离；信号转换模块实现所获取多种信号由电信号的转换，信号传输模块负责电信号的汇总、集成和输出。

本发明进一步的改进在于，驱动模块包括驱动电机、传动机构、变向机构和行走轮，驱动电机负责提供行进驱动力，传动机构负责驱动力的传递，变向机构负责行进方向的调整，行走轮负责系统在巷道内的顺利行进。

本发明进一步的改进在于，监控系统包括数据采集模块和数据输出模块，数据采集模块负责所获取电信号的收集、分类和转换成数字信号，数据输出模块负责将数字信号输出至数据处理系统。