專利名稱：煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煤礦安全檢測設備和技術，特別涉及一種煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)。
背景技術：
煤與瓦斯突出是煤采掘礦井最常見、最主要、最嚴重的自然災害，防止煤與瓦斯突出一直是煤礦安全監(jiān)督管理工作的重中之重。所謂煤與瓦斯突出是指在高地壓力作用下， 被壓力破碎的煤與具有高壓力的瓦斯從煤體內(nèi)部突然向采掘面大量噴出，造成垮塌、掩埋、 失火等事故。顯然，高地壓力是煤與瓦斯突出的重要誘因，煤與瓦斯突出災害隱患區(qū)存在于煤層內(nèi)的局部高地應力區(qū)域，巷道掘進過程中，采掘面與高地應力區(qū)之間的距離逐漸縮小， 高地應力區(qū)側向卸荷，高地應力作用方向逐漸轉變?yōu)樗綉?，稱之為突出應力。當突出應力超過高應力區(qū)與采掘面之間煤層(或煤巖層)的斷裂強度時，就可能誘發(fā)煤與瓦斯突出災害。因此，對煤礦采掘面附近煤體內(nèi)部的突出應力進行監(jiān)測能夠有效預防和避免煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了對煤礦采掘面附近煤體內(nèi)部的應力進行實時、有效監(jiān)測，有效預防和避免煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，本發(fā)明提出一種煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)采用煤與瓦斯突出應力采集器對采掘面附近的煤體內(nèi)部應力進行實時檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)確認采掘面所處的危險狀態(tài)，并能對“基本安全”和“危險”狀態(tài)發(fā)出警報。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法采用煤與瓦斯突出應力采集器對采掘面附近的煤體內(nèi)部應力進行實時檢測，并采用下式計算煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)/^s:
式中，[S〗為煤與瓦斯突出板的容許抗拉強度，單位為kPa，該值通過現(xiàn)場取樣并在試驗室對其進行抗拉強度試驗測試確定識為煤與瓦斯突出應力，單位為kPa，由煤與瓦斯突出應力采集器采集并經(jīng)數(shù)據(jù)處理后求得； 為應力采集點到采掘面之距離厚度，單位為m， 在現(xiàn)場根據(jù)煤與瓦斯突出應力采集器的安設情況和采掘面情況實際測量或計算求得；力為煤采掘巷道的高度，單位為m，現(xiàn)場對采掘巷道實際測量求得；所述煤與瓦斯突出板為可能產(chǎn)生煤與瓦斯突出的高應力區(qū)與采掘面之間的煤層或煤巖層；
根據(jù)煤與瓦斯突出板厚度t與煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)及判斷采掘面的安裝狀態(tài)， 包括當煤與瓦斯突出板厚度 < 0. 5m時，無論煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)及多的值為多少，均視為采掘面處于安全狀態(tài)；
當煤與瓦斯突出板厚度i>0. 5m時，采掘面的安全狀態(tài)由煤與瓦斯板的安全系數(shù)及確定，具體為
當及> 1. 5時，視為采掘面處于安全狀態(tài)，發(fā)出安全警報； 當1. 5 >及> 1.0時，視為采掘面處于基本安全狀態(tài)，發(fā)出基本安全警報； 當及< 1. 0時，視為采掘面處于危險狀態(tài)，發(fā)出危險警報。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)包括煤與瓦斯突出應力采集器、警報儀和信號傳輸線，其中
煤與瓦斯突出應力采集器安設在采掘面與巷道側壁交接部位的二分之一高度的深處， 通過設置在采集器外表面上的應力傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測煤體內(nèi)部的應力變化；
信號傳輸線連接煤與瓦斯突出應力采集器與警報儀，能夠?qū)⒉杉鞑杉降膽ψ兓盘杺鬏數(shù)骄瘓髢x；
警報儀能夠獲取煤與瓦斯突出應力采集器采集到的應力變化信號，對應力變化信號進行處理，根據(jù)本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法計算煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)；，對采掘面的安全狀態(tài)進行判斷，并根據(jù)判斷結果發(fā)出相應的安全警報。進一步的，本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)一臺警報儀對應一個或一個以上的煤與瓦斯突出應力采集器。進一步的，本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)煤與瓦斯突出應力采集器包括薄壁金屬筒、錨固窗、剛性凸起、應力采集片、信號傳輸線和灌注砂漿，其中，剛性凸起固定在薄壁金屬筒外側，型號為SEN09673的應力采集片粘貼在剛性凸起的側面，信號傳輸線連接警報儀和應力采集片，灌注砂漿在現(xiàn)場將薄壁金屬筒、剛性凸起、應力采集片和信號傳輸線澆注成預制構件。錨固窗的作用是在澆注成預制件時，讓灌注砂漿從薄壁金屬筒內(nèi)部流入到安置薄壁金屬筒的鉆孔中，直接與煤體接觸并凝固在一起
進一步的，本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)的警報儀包括參數(shù)輸入、主控芯片、AD轉換、 警報器和液晶顯示5個模塊，其中
參數(shù)輸入模塊為4X4的鍵盤，用于手工輸入煤采掘巷道掌子面煤巖的標準斷裂韌度、 裝置運行啟動與終止控制等相關指令；
主控芯片模塊由于連接、協(xié)調(diào)其他模塊工作并進行臨時數(shù)據(jù)存儲； AD轉換模塊用于把煤與瓦斯突出應力采集器采集并傳輸?shù)矫号c瓦斯突出災害警報儀的應力模擬信號轉變?yōu)閼?shù)字信號；
液晶顯示模塊用于直觀顯示參數(shù)手工輸入模塊相關信息；
警報器模塊包括3種顏色的警示燈和能夠發(fā)出2種警笛聲的喇叭，根據(jù)本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法判斷的三種安全狀態(tài)分別發(fā)出不同報警信號，具體為 安全綠色警示燈亮，無警笛聲； 基本安全黃色警示燈亮，間歇性鳴叫警笛聲； 危險紅色警示燈亮，連續(xù)鳴叫警笛聲。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)的有益技術效果是采用煤與瓦斯突出應力采集器對采掘面附近的煤體內(nèi)部應力進行實時檢測，能有效、實時提取煤與瓦斯突出應力，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)確認采掘面所處的危險狀態(tài)，并能分別對“安全”、“基本安全”和“危險”狀態(tài)發(fā)出不同的警報。


附圖1為本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)安裝的三維示意附圖2為本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)所采用的煤與瓦斯突出應力采集器的剖視示意圖。下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)做進一步說明。
具體實施例方式附圖1為本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)安裝的三維示意圖，圖中，1為采掘巷道，2 為采掘面，3為煤與瓦斯突出應力采集器，4為信號傳輸線，5為警報儀。由圖可知，本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)包括煤與瓦斯突出應力采集器3、警報儀5和信號傳輸線4，其中煤與瓦斯突出應力采集器3安設在采掘面與巷道側壁交接部位的二分之一高度的深處，通過設置在采集器外表面上的應力傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測煤體內(nèi)部的應力變化；信號傳輸線4 連接煤與瓦斯突出應力采集器與警報儀，能夠?qū)⒉杉鞑杉降膽ψ兓盘杺鬏數(shù)骄瘓髢x；警報儀5能夠獲取煤與瓦斯突出應力采集器采集到的應力變化信號，對應力變化信號進行處理，根據(jù)本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法計算煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)及，對采掘面的安全狀態(tài)進行判斷，并根據(jù)判斷結果發(fā)出相應的安全警報。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法采用煤與瓦斯突出應力采集器對采掘面附近的煤體內(nèi)部應力進行實時檢測，并采用下式計算煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)/^s:
權利要求
1. 一種煤與瓦斯突出預報方法，其特征在于采用煤與瓦斯突出應力采集器對采掘面附近的煤體內(nèi)部應力進行實時檢測，并采用下式計算煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)及式中，為煤與瓦斯突出板的容許抗拉強度，單位為kPa，該值通過現(xiàn)場取樣并在試驗室對其進行抗拉強度試驗測試確定識為煤與瓦斯突出應力，單位為kPa，由煤與瓦斯突出應力采集器采集并經(jīng)數(shù)據(jù)處理后求得； 為應力采集點到采掘面之距離厚度，單位為m， 在現(xiàn)場根據(jù)煤與瓦斯突出應力采集器的安設情況和采掘面情況實際測量或計算求得；力為煤采掘巷道的高度，單位為m，現(xiàn)場對采掘巷道實際測量求得；所述煤與瓦斯突出板為可能產(chǎn)生煤與瓦斯突出的高應力區(qū)與采掘面之間的煤層或煤巖層；根據(jù)煤與瓦斯突出板厚度t與煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)及判斷采掘面的安裝狀態(tài)， 包括當煤與瓦斯突出板厚度 < 0. 5m時，無論煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)及多的值為多少，均視為采掘面處于安全狀態(tài)；當煤與瓦斯突出板厚度i>0. 5m時，采掘面的安全狀態(tài)由煤與瓦斯板的安全系數(shù)及確定，具體為當及> 1. 5時，視為采掘面處于安全狀態(tài)，發(fā)出安全警報；當1. 5 >及> 1.0時，視為采掘面處于基本安全狀態(tài)，發(fā)出基本安全警報；當及< 1. 0時，視為采掘面處于危險狀態(tài)，發(fā)出危險警報。
2.一種煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)，其特征在于該預報系統(tǒng)包括煤與瓦斯突出應力采集器、警報儀和信號傳輸線，其中煤與瓦斯突出應力采集器安設在采掘面與巷道側壁交接部位的二分之一高度的深處， 通過設置在采集器外表面上的應力傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測煤體內(nèi)部的應力變化；信號傳輸線連接煤與瓦斯突出應力采集器與警報儀，能夠?qū)⒉杉鞑杉降膽ψ兓盘杺鬏數(shù)骄瘓髢x；警報儀能夠獲取煤與瓦斯突出應力采集器采集到的應力變化信號，對應力變化信號進行處理，根據(jù)本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法計算煤與瓦斯突出板的安全系數(shù)；，對采掘面的安全狀態(tài)進行判斷，并根據(jù)判斷結果發(fā)出相應的安全警報。
3.根據(jù)權利要求2所述煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)，其特征在于該煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)一臺警報儀對應一個或一個以上的煤與瓦斯突出應力采集器。
4.根據(jù)權利要求2所述煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)，其特征在于煤與瓦斯突出應力采集器包括薄壁金屬筒、錨固窗、剛性凸起、應力采集片、信號傳輸線和灌注砂漿，其中，剛性凸起固定在薄壁金屬筒外側，型號為SEN09673的應力采集片粘貼在剛性凸起的側面，信號傳輸線連接警報儀和應力采集片，灌注砂漿在現(xiàn)場將薄壁金屬筒、剛性凸起、應力采集片和信號傳輸線澆注成預制構件。
5.根據(jù)權利要求2所述煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)，其特征在于警報儀包括參數(shù)輸入、主控芯片、AD轉換、警報器和液晶顯示5個模塊，其中參數(shù)輸入模塊為4X4的鍵盤，用于手工輸入煤采掘巷道掌子面煤巖的標準斷裂韌度全文摘要
為了對煤礦采掘面附近煤體內(nèi)部的應力進行實時、有效監(jiān)測，有效預防和避免煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，本發(fā)明提出一種煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報方法及系統(tǒng)采用煤與瓦斯突出應力采集器對采掘面附近的煤體內(nèi)部應力進行實時檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)確認采掘面所處的危險狀態(tài)，并發(fā)出相應的警報。本發(fā)明煤與瓦斯突出預報系統(tǒng)包括煤與瓦斯突出應力采集器、警報儀和信號傳輸線，能有效、實時提取煤與瓦斯突出應力，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)確認采掘面所處的危險狀態(tài)，并能分別對“安全”、“基本安全”和“危險”狀態(tài)發(fā)出不同的警報。
文檔編號E21F17/18GK102434208SQ20111031080
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權日2011年10月14日
發(fā)明者唐蘭, 熊禮勇, 趙先濤, 陳洪凱 申請人:唐蘭, 熊禮勇, 趙先濤, 陳洪凱