專利名稱：氡濃度瓦斯突出預(yù)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦瓦斯突出預(yù)測儀，本瓦斯突出預(yù)測儀直接在煤礦井下對礦井空氣中的氡濃度進(jìn)行監(jiān)測，通過對氡濃度變化趨勢的分析判斷瓦斯突出的危險(xiǎn)性。
背景技術(shù)：
瓦斯突出是煤礦中一種極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，也是威脅煤礦井下安全生產(chǎn)最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。對瓦斯突出進(jìn)行預(yù)測，就是利用突出前的各種征兆，建立各種征兆與突出孕育和啟動(dòng)的關(guān)系，在突出發(fā)生前提出預(yù)警。突出預(yù)測包括接觸式與非接觸式兩大類，我國現(xiàn)行《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》中規(guī)定的綜合指標(biāo)法、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法等預(yù)測方法均為接觸式預(yù)測方法，這類方法需占用采掘作業(yè)時(shí)間和空間，工程量很大，預(yù)測作業(yè)時(shí)間也較長，對煤炭生產(chǎn)有很大的影響，預(yù)測所需費(fèi)用也較高。從未來發(fā)展看，動(dòng)態(tài)連續(xù)不接觸式預(yù)測必將代替現(xiàn)有靜態(tài)接觸式方法。動(dòng)態(tài)連續(xù)不接觸式預(yù)測的方法有:(I)利用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測；(2)利用無線電波透視探測技術(shù)進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測；(3)利用煤層溫度變化法進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)預(yù)測；(4)利用電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測；(5)利用微震技術(shù)進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測；(6)瓦斯涌出動(dòng)態(tài)指標(biāo)等。但上述方法的監(jiān)測數(shù)據(jù)，往往與生產(chǎn)過程和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中的信號屬同類數(shù)據(jù)，因此，存在很大的數(shù)據(jù)噪聲，消除數(shù)據(jù)噪聲時(shí)可能將有效數(shù)據(jù)刪除，造成預(yù)測準(zhǔn)確性下降。煤礦井下本身具有一定的氡含量，正常生產(chǎn)時(shí)，氡濃度較為穩(wěn)定，遇有特殊條件時(shí)會出現(xiàn)濃度異?，F(xiàn)象，該異?，F(xiàn)象主要是與煤巖破裂相關(guān)，因此由氡濃度的異常即可以判斷周邊環(huán)境發(fā)生了巖體破裂事件，而巖體破裂是煤與瓦斯突出發(fā)生的必經(jīng)階段。另外，遇有斷裂區(qū)、褶皺、煤厚劇烈變化、尖滅、斷層等均會在氡濃度指標(biāo)有所體現(xiàn)，大量實(shí)踐證明，煤與瓦斯突出往往發(fā)生在上述地質(zhì)構(gòu)造變化區(qū)域，因此，氡濃度是反映煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的敏感指標(biāo)，并且生產(chǎn)過程和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程均不會造成氡濃度變化，通過氡濃度對煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測是合理的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述其他動(dòng)態(tài)連續(xù)不接觸式預(yù)測技術(shù)的不足，提供一種連續(xù)式、非接觸、無噪聲，可在煤礦井下直接使用，有效提高預(yù)測精度的瓦斯突出預(yù)測儀。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:基于氡濃度的瓦斯突出預(yù)測儀，包括為系統(tǒng)供電的電源模塊、氡濃度測定模塊、預(yù)報(bào)模塊和結(jié)果顯示模塊。氡濃度測定模塊和結(jié)果顯示模塊分別與預(yù)報(bào)模塊連接。所述氡濃度測定模塊包括探測器總成和氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分。探測器總成包括帶進(jìn)氣口的氣體室，進(jìn)氣口和真空氣泵相連，真空氣泵接外部氣體管路，氣體室壁上設(shè)脈沖高壓發(fā)生器，氣體室室中心設(shè)核輻射半導(dǎo)體探測器，半導(dǎo)體探測器與前置放大器連接，半導(dǎo)體探測器輸出電信號由前置放大器初步放大，前置放大器與氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分連接。氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分包括依次連接的主放大器、峰值保持器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。所述半導(dǎo)體探測器采用金硅面壘型探測器。所述預(yù)報(bào)模塊包括數(shù)字信號處理器(2)和數(shù)據(jù)存儲器(3)，并設(shè)有連接上位機(jī)的外部串行接口(4)，數(shù)字信號處理器(2)與溫度傳感器(5)、濕度傳感器(6)和鍵盤(7)相連。所述溫度傳感器采用無源、無儲能效應(yīng)的測溫二極管，用鋁合金進(jìn)行封裝，所述濕度測量采用電容性濕度傳感器，SMD封裝，溫度傳感器、濕度傳感器和信號處理電路之間設(shè)置安全柵。所述結(jié)果顯示模塊包括液晶顯示器(15)和報(bào)警器(16)。本實(shí)用新型工作時(shí)，由真空氣泵采集礦井空氣進(jìn)入氣體室，礦井空氣中的氡及氡子體在氣體室內(nèi)放射出α粒子轟擊半導(dǎo)體探測器，產(chǎn)生能量信號，氡濃度越高，能量信號越強(qiáng)，根據(jù)能量信號的強(qiáng)弱計(jì)算出氡濃度的大小。氡濃度測定模塊測定到的氡濃度通過傳輸線路傳給預(yù)報(bào)模塊，由預(yù)先設(shè)定的程序?qū)﹄睗舛葦?shù)據(jù)進(jìn)行處理，對瓦斯突出的危險(xiǎn)性進(jìn)行判斷并存儲運(yùn)算結(jié)果。預(yù)報(bào)模塊的計(jì)算結(jié)果由顯示模塊通過液晶顯示器顯示，有突出危險(xiǎn)時(shí)，由聲光報(bào)警器報(bào)警。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是利用煤巖破裂導(dǎo)致礦井空氣中氡濃度相應(yīng)變化的原理，選用氡濃度作為瓦斯突出的預(yù)測參數(shù)，避開了機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中的電磁噪聲和聲波噪聲；采用防爆電路和防爆機(jī)箱設(shè)計(jì)，能直接用于煤礦井下，通過主動(dòng)真空泵吸方式采集礦井空氣，利用脈沖高壓電流提高測量精度；結(jié)合瓦斯突出自身規(guī)律提出合理的預(yù)警指標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)對采掘工作面瓦斯突出的準(zhǔn)確預(yù)測。

附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如附圖所示，氣體室⑶用圓柱型，直徑100mm，長度120mm，氣體室⑶帶有主動(dòng)泵吸式進(jìn)氣口，進(jìn)氣口和真空氣泵(9)相連，真空氣泵(9)接外部氣體管路(13)，氣體室(8)內(nèi)設(shè)脈沖高壓發(fā)生器(10)，氣體室(8)中心設(shè)核輻射半導(dǎo)體探測器(11)，半導(dǎo)體探測器(11)長度50mm，半導(dǎo)體探測器(11)與前置放大器(12)連接，前置放大器(12)選用A250型電荷靈敏放大器，前置放大器(12)與數(shù)據(jù)采集處理部分(14)連接，探測器總成和數(shù)據(jù)采集處理部分(14)、預(yù)報(bào)模塊和結(jié)果顯示模塊由礦用電源(I)供電。通過主動(dòng)泵吸方式將空氣采集到氣體室(8)中，氣體室(8)中的半導(dǎo)體探測器
(11)測到放射性氣體后產(chǎn)生能量信號并轉(zhuǎn)化為電信號，由前置放大器(12)初步放大。電信號通過數(shù)據(jù)輸入接口進(jìn)入數(shù)據(jù)采集處理部分，主放大器將信號進(jìn)一步放大并濾除噪聲，峰值保持器由運(yùn)放、開關(guān)保持電容復(fù)位電路組成，完成對脈沖的過峰檢測和峰值保持，信號進(jìn)入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，利用LPC2220片內(nèi)集成的10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號進(jìn)入數(shù)字信號處理器(2)，對數(shù)字信號進(jìn)行處理，得到氡濃度值，同步測試空氣溫度濕度，對氡濃度進(jìn)行修正，由預(yù)先輸入的處理程序根據(jù)氡濃度的變化作出瓦斯突出的危險(xiǎn)性的判斷，判斷結(jié)果在顯示器上顯示，如果有突出危險(xiǎn)，由聲光報(bào)警器報(bào)警。所有數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，可以拷貝到上位機(jī)中查看，也可以插接打印機(jī)進(jìn)行打印，操作指令由鍵盤輸入。
權(quán)利要求1.一種氡濃度瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于:包括電源(I)，還包括氡濃度測定模塊、預(yù)報(bào)模塊和結(jié)果顯示模塊，氡濃度測定模塊和結(jié)果顯示模塊分別與預(yù)報(bào)模塊相連，預(yù)報(bào)模塊包括數(shù)字信號處理器(2)和數(shù)據(jù)存儲器(3)，并設(shè)有連接上位機(jī)的外部串行接口(4)，數(shù)字信號處理器(2)與溫度傳感器(5)、濕度傳感器(6)和鍵盤(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于:氡濃度測定模塊包括探測器總成和氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分，探測器總成包括氣體室(8)、真空氣泵(9)、脈沖高壓發(fā)生器(10)、半導(dǎo)體探測器(11)和前置放大器(12)，氣體室(8)壁上設(shè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口和真空氣泵(9)相連，真空氣泵(9)接外部氣體管路(13)，氣體室(8)內(nèi)設(shè)脈沖高壓發(fā)生器(10)，氣體室(8)室中心設(shè)半導(dǎo)體探測器(11)，脈沖高壓發(fā)生器(10)與半導(dǎo)體探測器(11)間設(shè)分壓電阻，半導(dǎo)體探測器(11)與前置放大器(12)連接，前置放大器(12)與氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分(14)連接，氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分(14)包括依次連接的主放大器、峰值保持器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于:所述半導(dǎo)體探測器(11)采用金硅面壘型探測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于:所述溫度傳感器采用無源、無儲能效應(yīng)的測溫二極管，用鋁合金進(jìn)行封裝，所述濕度傳感器采用電容性濕度傳感器，SMD封裝，溫度傳感器、濕度傳感器和信號處理電路之間設(shè)置安全柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于:結(jié)果顯示模塊包括液晶顯示器(15)和報(bào)警器(16)。
專利摘要一種氡濃度瓦斯突出預(yù)測儀，包括氡濃度測定模塊、預(yù)報(bào)模塊、結(jié)果顯示模塊和電源。氡濃度測定模塊包括探測器總成和氡濃度數(shù)據(jù)采集處理部分。預(yù)報(bào)模塊對氡濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對瓦斯突出的危險(xiǎn)性進(jìn)行判斷并存儲運(yùn)算結(jié)果。結(jié)果顯示模塊展示計(jì)算結(jié)果，并可發(fā)出聲光報(bào)警信號。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用防爆電路和防爆機(jī)箱設(shè)計(jì)，能直接用于煤礦井下，通過主動(dòng)真空泵吸方式采集氣體，以氡濃度為監(jiān)測指標(biāo)，消除了數(shù)據(jù)噪聲，結(jié)合瓦斯突出自身規(guī)律提出合理的危險(xiǎn)性判據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)對采掘工作面瓦斯突出危險(xiǎn)性的實(shí)時(shí)連續(xù)預(yù)測。
文檔編號G01T1/24GK203008971SQ20122059447
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者趙志剛, 譚云亮, 趙同彬, 宋璐璐 申請人:山東科技大學(xué)