專利名稱：便攜式V₃₀瓦斯突出預(yù)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種瓦斯突出預(yù)測儀，本瓦斯突出預(yù)測儀在考慮、。靜態(tài)指標(biāo)的同時，還結(jié)合塊度系數(shù)a以及N字型變化等動態(tài)指標(biāo)，進(jìn)行突出預(yù)測，因此能夠大大提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出是煤礦中的重大的自然災(zāi)害之一，嚴(yán)重危害著煤礦生產(chǎn)安全和礦工生命安全。隨著我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦采掘深度和強度不斷加大，突出礦井的數(shù)目與突出次數(shù)與規(guī)模也日趨加大。新中國成立自1950年發(fā)生首次突出以來，迄今已發(fā)生了近2萬次突出，并發(fā)生過強度為12780t煤巖和瓦斯400km2的特大型突出，成為世界上煤與瓦斯突出最嚴(yán)重的國家之一。為了防止煤與瓦斯突出，我國科學(xué)工作者進(jìn)行了長期多方面的研究工作，通過理論和實踐，已經(jīng)找到了一些預(yù)測和防治瓦斯突出的方法，并在生產(chǎn)中使用，取得了較好的效果。 目前，國內(nèi)外比較廣泛使用的預(yù)測方法有鉆孔瓦斯涌出初速度法和鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法。 1.鉆孔瓦斯涌出初速度法 鉆孔瓦斯涌出初速度法是一種能反映突出三大要素的綜合指標(biāo)。該法受煤層透氣系數(shù)影響比較大，因此，在透氣性比較大的地點，它就不能正確地反映煤層的突出危險傾向。除此之外，其判斷指標(biāo)單純地用瓦斯涌出量作為判斷依據(jù)，雖然簡便，但判斷準(zhǔn)確度不高。 2.鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法有Ah2和&法，目前我國主要使用這兩種方法，而大部分都采用&這種方法，兩種方法都以卸壓初期瓦斯解吸速度(或解吸量)的大小反映煤層瓦斯含量。Atv^的值越大表明煤層突出危險性就越大。其主要的特點是方法簡單可靠，便于推廣運用。欠缺的部分是指標(biāo)反映的是煤的強度和瓦斯含量的混合指標(biāo)，有時這兩個突出指標(biāo)會產(chǎn)生互相制約，而導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)反映不出煤的突出危險狀況。 瓦斯突出是個復(fù)雜的動力現(xiàn)象，是瓦斯、地應(yīng)力與煤的力學(xué)性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果，只有合理的考慮到各因數(shù)的作用，才能比較準(zhǔn)確地預(yù)測出煤與瓦斯突出的危險程度。目前國內(nèi)外使用的預(yù)測儀基本上是單一指標(biāo)的，因而預(yù)測的準(zhǔn)確度都難以提高。[0009] 目前使用的V3。突出預(yù)測指標(biāo)來自原西德的研究成果，過去二十余年一直在我國使用，并取得一定的使用效果。、。指標(biāo)系放炮落煤后30分鐘內(nèi)每噸煤的瓦斯涌出量，為一靜態(tài)指標(biāo)。V3。指標(biāo)主要考慮煤層中的瓦斯含量，根據(jù)實驗室實驗結(jié)論，煤的瓦斯含量越高，其初期瓦斯解吸量就越大。煤的粒度越小，其初始解吸量也就越高。因此，V"也是瓦斯含量與煤強度的混合指標(biāo)。V3。主要的優(yōu)點是能真實的記錄到煤塊從煤體脫落后的全部瓦斯解吸量與瓦斯解吸特征，從而結(jié)算出瓦斯含量與煤的強度的相對指標(biāo)，同時也與鉆屑指標(biāo)
法一樣具有同樣的缺陷，即只能反映發(fā)生突出時的瓦斯與強度指標(biāo)，未能反映出地壓活動而非局部信息。 V3。的臨界值標(biāo)值為9mVt，當(dāng)大于此標(biāo)值時，工作面將具有突出危險。第二個特征
是突出前^。呈N字型變化。但該項指標(biāo)目前僅為感性認(rèn)識，并未上升為量化指標(biāo)；其次，由
于過去沒有專門的測量儀器與統(tǒng)一的計算方法，也限制了它的應(yīng)用范圍。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的是提供一種用Vw靜態(tài)指標(biāo)同時結(jié)
合其它動態(tài)指標(biāo)、從而研究出預(yù)測更加準(zhǔn)確的便攜式v3。瓦斯突出預(yù)測儀，本預(yù)測儀能夠自
動分析出瓦斯突出危險程度。 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的便攜式V3。瓦斯突出預(yù)測儀，包括低濃甲烷監(jiān)測元件、高濃甲烷監(jiān)測元件、電源電路、時鐘電路和單片機，電源電路用于給高、低濃甲烷監(jiān)測元件供電，高、低濃甲烷監(jiān)測元件分別通過信號放大電路和轉(zhuǎn)換控制電路與單片機連接，時鐘電路給單片機輸入時鐘信號，其特征在于所述單片機內(nèi)設(shè)置有V3。指標(biāo)比較器、塊度系數(shù)a定義與計算判斷模i央、V3。與移動V3。的比值n計算模塊及其判斷指標(biāo)，并設(shè)置有比值n判斷模塊。 所述單片機通過驅(qū)動電路與聲光報警器連接，以在危險情況下向外發(fā)出聲光報警；單片機同時與作為輸入的鍵盤和作為輸出的顯示器連接；本單片機也可以通過通訊接口電路與PC機雙向連接。 本實用新型不但考慮到Vw這一靜態(tài)指標(biāo)，而且同時結(jié)合塊度系數(shù)a和^。與移動V3。比值n這兩個動態(tài)指標(biāo)進(jìn)行綜合考量，克服了以前單一指標(biāo)的不足。因此，本預(yù)測儀除了保持原有V3。特色外，還增加了煤的強度內(nèi)容，以及動態(tài)指標(biāo)n，實現(xiàn)工作面突出危險性的多元信息綜合判斷。本實用新型采用全自動測量判斷方法，并具有采掘環(huán)境自適應(yīng)功能，從而大大提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性。

圖1-本實用新型電路原理框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。 參見圖1，從圖上可以看出，本實用新型便攜式^。瓦斯突出預(yù)測儀，包括低濃甲烷監(jiān)測元件、高濃甲烷監(jiān)測元件、信號放大電路、轉(zhuǎn)換控制電路、電源電路、電池組、電池容量監(jiān)視電路、充放電保護(hù)電路、時鐘電路、看門狗和單片機。電源電路用于給低濃甲烷監(jiān)測元件和高濃甲烷監(jiān)測元件供電，單片機與充放電保護(hù)電路連接，充放電保護(hù)電路接充電輸入，充放電保護(hù)電路再與電源電路和電池組連接，電池組分別與電源電路和電池容量監(jiān)視電路連接，電池容量監(jiān)視電路與單片機連接。低濃甲烷監(jiān)測元件和高濃甲烷監(jiān)測元件分別通過信號放大電路和轉(zhuǎn)換控制電路與單片機連接。單片機同時與時鐘電路和看門狗連接，由時鐘電路給單片機輸入時鐘信號。 單片機通過驅(qū)動電路與聲光報警器連接，以在需要時向外發(fā)出聲光報警；單片機同時與作為輸入的鍵盤和作為輸出的顯示器連接；本單片機也可以通過通訊接口電路與PC機雙向連接。 本實用新型工作原理 放炮落煤工藝將煤層脫離煤體后，成為碎塊，瓦斯就從煤塊中解吸出來，其在一定時間內(nèi)的瓦斯解吸量與煤層中的瓦斯含量有關(guān)，瓦斯含量高，煤層中的瓦斯壓力大，煤層的突出危險程度就越高。因為工作面的落煤工藝和工作環(huán)境是基本保存不變的，因此、。可以作為用煤層瓦斯含量判斷煤層突出危險性的工作指標(biāo)。[0021] 本便攜式V3。瓦斯突出預(yù)測儀的設(shè)計亮點 由于僅用瓦斯含量指標(biāo)V3。預(yù)測工作面的突出危險性顯然存在不足，因此本預(yù)測
儀除采用傳統(tǒng)的Vw指標(biāo)外，還采用瓦斯?jié)舛鹊乃p趨勢計算出塊度系數(shù)(a)來輔助判斷
工作面的危險程度。除此之外還對N字型變化進(jìn)行量化，量化公式與標(biāo)準(zhǔn)如下 將計算出的V3。值儲存在本地點的數(shù)據(jù)庫中，每測定一次有一個數(shù)據(jù)，求出10個移
動^。數(shù)據(jù)(V3。移)，將V3。數(shù)據(jù)與移動、。(V3。移)進(jìn)行對比則有比值(n)
"=，
Ko移 因此在單片機內(nèi)設(shè)置有V3。指標(biāo)比較器、塊度系數(shù)a定義與計算判斷模塊、V3。與移動V3。的比值n計算模塊及其判斷指標(biāo)，并設(shè)置有比值n判斷模塊，通過對上述指標(biāo)的分析比較可得到不同的瓦斯突出危險程度。[0026] 具體的分析判別標(biāo)準(zhǔn)為 當(dāng)0. 8 < n < 1. 2時，且V30小于9m3/t時為安全。[0028] 當(dāng)n《0. 8或n > 1. 2時，且V30大于9m3/t時為危險。[0029] 當(dāng)n《0. 8或n > 1. 2時，且V30小于9m3/t時為威脅。[0030] 塊度系數(shù)判斷標(biāo)準(zhǔn)如下 當(dāng)a > 0. 75且V3。小于9m3/t時，煤較堅硬，不易突出； 當(dāng)a > 0. 75且、。大于9m3/t時，煤較堅硬，突出威脅； 當(dāng)0. 6 < a《0. 75且V3。小于9m3/t時，煤層變軟，突出威脅； 當(dāng)0. 6 < a《0. 75且V3。加大于9m3/t時，煤層變軟，突出危險； 當(dāng)a《0. 6且V3。小于9m3/t時，煤層松軟，突出威脅； 當(dāng)a《0. 6且V3。大于9m3/t時，煤層松軟，突出危險。
權(quán)利要求便攜式V30瓦斯突出預(yù)測儀，包括低濃甲烷監(jiān)測元件、高濃甲烷監(jiān)測元件、電源電路、時鐘電路和單片機，電源電路用于給低濃甲烷監(jiān)測元件和高濃甲烷監(jiān)測元件供電，低濃甲烷監(jiān)測元件和高濃甲烷監(jiān)測元件分別通過信號放大電路和轉(zhuǎn)換控制電路與單片機連接，時鐘電路給單片機輸入時鐘信號，其特征在于所述單片機內(nèi)設(shè)置有V30指標(biāo)比較器、塊度系數(shù)α定義與計算判斷模塊、V30與移動V30的比值n計算模塊及其判斷指標(biāo)，并設(shè)置有比值n判斷模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式^。瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于所述單片機通過驅(qū)動電路與聲光報警器連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式V3。瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于所述單片機與作為輸入的鍵盤和作為輸出的顯示器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式^。瓦斯突出預(yù)測儀，其特征在于所述單片機通過通訊接口電路與PC機雙向連接。
專利摘要本實用新型涉及便攜式V30瓦斯突出預(yù)測儀，包括低濃甲烷監(jiān)測元件、高濃甲烷監(jiān)測元件、時鐘電路和單片機，高、低濃甲烷監(jiān)測元件分別通過信號放大電路和轉(zhuǎn)換控制電路與單片機連接，時鐘電路給單片機輸入時鐘信號。在單片機內(nèi)設(shè)置有V30指標(biāo)比較器、塊度系數(shù)α定義與計算判斷模塊、V30與移動V30的比值n計算模塊及其判斷指標(biāo)，并設(shè)置有比值n判斷模塊。本實用新型除保持原有V30特色外，還增加了煤的強度內(nèi)容，以及動態(tài)指標(biāo)n，實現(xiàn)工作面突出危險性的多元信息綜合判斷，采用全自動測量判斷方法，并具有采掘環(huán)境自適應(yīng)功能，從而大大提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性。
文檔編號E21F7/00GK201521317SQ20092020680
公開日2010年7月7日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者何金籌, 華福民, 吳渝, 吳琪, 徐東, 李小榮, 王渝, 蘇文叔 申請人:重慶俞科礦山設(shè)備有限公司