一種礦井安全系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及礦井安全技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種礦井安全系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井下，在煤礦的開采過程中，由于機械與煤礦的接觸導(dǎo)致大量的固體微粒游離與空氣中，且能夠長時間游離在空氣中，這種能夠長時間游離與空氣中的固體微粒叫粉塵，粉塵中含有大量有害物質(zhì)。
[0003]在礦井下作業(yè)的工作人員吸入較高濃度粉塵可引起肺部彌漫性、進(jìn)行性纖維化為主的全身疾病，可在支氣管壁上溶解而被吸收，由血液帶到全身各部位，引起全身性中毒，因此，對礦井下粉塵的監(jiān)測和處理尤為重要；其次礦井下存在瓦斯爆炸、粉塵自然的危險，因此，對礦井下溫度和瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測和處理同樣尤為重要。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中有實時監(jiān)測粉塵和處理粉塵系統(tǒng)、也有檢測溫度和瓦斯?jié)舛鹊难b置，能夠及時監(jiān)測礦井下粉塵的濃度、溫度和瓦斯?jié)舛?，并能夠?qū)Σ杉降男畔⑦M(jìn)行處理，然而，由于粉塵、溫度和瓦斯的監(jiān)測和處理與工作人員的關(guān)聯(lián)度不高，仍然導(dǎo)致在礦井下作業(yè)的工作人員的身體健康被粉塵所危害，人身安全被瓦斯爆炸和粉塵自然所威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供的礦井安全系統(tǒng)及控制方法，能夠?qū)崟r監(jiān)測和處理礦井下粉塵的濃度、溫度和瓦斯?jié)舛?，其一通過檢測某個區(qū)域粉塵濃度值，結(jié)合工作人員在此區(qū)域工作時間，工作人員的肺活量來計算出工作人員每天粉塵吸入量，通過大數(shù)據(jù)可以知道一個人的職業(yè)健康狀況；其二通過檢測溫度或者瓦斯?jié)舛却笥陬A(yù)設(shè)值時，結(jié)合人員定位系統(tǒng)，了解該區(qū)域有多少人員處于危險狀況，通過語音系統(tǒng)能夠及時通知工作人員撤離，保證了工作人員礦井作業(yè)的安全。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0006]一種礦井安全系統(tǒng)，包括，用于實時監(jiān)測礦井下預(yù)設(shè)位置粉塵濃度，并當(dāng)所述預(yù)設(shè)位置粉塵濃度大于預(yù)設(shè)濃度時進(jìn)行除塵的除塵裝置；
[0007]用于實時監(jiān)測礦井下工作人員位置的定位裝置；
[0008]用于實時檢測礦井下預(yù)設(shè)位置溫度和瓦斯?jié)舛龋?dāng)所述預(yù)設(shè)位置溫度或瓦斯?jié)舛却笥陬A(yù)設(shè)值時，結(jié)合所述定位裝置和語音廣播裝置通知危險區(qū)域內(nèi)工作人員進(jìn)行撤離；
[0009]優(yōu)選地，所述除塵裝置包括，
[0010]安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的噴霧機構(gòu)；
[0011]安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的送風(fēng)機構(gòu)；
[0012]安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的粉塵檢測機構(gòu)；
[0013]以及，根據(jù)所述粉塵檢測機構(gòu)所檢測的所述預(yù)設(shè)位置粉塵濃度大于預(yù)設(shè)值時，用于控制所述噴霧機構(gòu)與所述送風(fēng)機構(gòu)運行的除塵控制機構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，所述除塵裝置還包括，用于增強所述噴霧機構(gòu)內(nèi)水壓的增壓機構(gòu)，所述增壓機構(gòu)與所述除塵控制機構(gòu)連接，所述除塵控制機構(gòu)還用于在所述噴霧機構(gòu)與所述送風(fēng)機構(gòu)運行后，礦井下所述預(yù)設(shè)位置的粉塵濃度大于預(yù)設(shè)濃度時，控制所述增壓機構(gòu)運行。
[0015]優(yōu)選地，所述噴霧機構(gòu)包括，設(shè)置在所述預(yù)設(shè)位置的噴頭，通過管道與所述噴頭連接的電動球閥，通過管道與電動球閥連接的水栗，以及通過管道與所述水栗連接的水源，所述增壓機構(gòu)與所述水栗連接。
[0016]優(yōu)選地，所述送風(fēng)機構(gòu)包括進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口，所述粉塵檢測機構(gòu)包括分別設(shè)置在所述進(jìn)風(fēng)口與所述出風(fēng)口的粉塵傳感器。
[0017]優(yōu)選地，所述定位裝置包括，設(shè)置在工作人員上的標(biāo)識卡與用于實時讀取所述標(biāo)識卡位置的讀卡機構(gòu)，以及，與所述讀卡機構(gòu)連接，用于顯示所述標(biāo)識卡實時位置的顯示機構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，所述預(yù)警裝置包括，安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的溫度傳感器；安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的瓦斯傳感器；安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的風(fēng)速檢測裝置；安裝在所述礦井下所述預(yù)設(shè)位置的送風(fēng)機構(gòu)；以及，所述溫度傳感器或瓦斯傳感器所檢測的所述預(yù)設(shè)位置溫度或者瓦斯?jié)舛却笥陬A(yù)設(shè)值時，用于控制所述送風(fēng)機構(gòu)運行以及與風(fēng)速檢測裝置相連的預(yù)警控制機構(gòu)。
[0019]優(yōu)選地，所述通信裝置包括，通信控制機構(gòu)與安裝在礦井下的音箱，所述通信控制機構(gòu)與所述音箱連接，當(dāng)所述預(yù)警裝置監(jiān)測到礦井下所述預(yù)設(shè)位置溫度或瓦斯?jié)舛却笥陬A(yù)設(shè)值時，結(jié)合定位裝置了解該危險區(qū)域工作人員運動軌跡，并通過所述通信控制機構(gòu)控制所述音箱通知相關(guān)人員撤離。
[0020]優(yōu)選地，所述通信裝置還包括，設(shè)置在工作人員上的第一通信機構(gòu)與設(shè)置在控制室的第二通信機構(gòu)，所述第一通信機構(gòu)與所述第二通信機構(gòu)能夠進(jìn)行無線通信。
[0021]優(yōu)選地，所述通信裝置還包括設(shè)置在所述通信控制機構(gòu)上的避雷機構(gòu)。
[0022]優(yōu)選地，所述避雷機構(gòu)為避雷珊。
[0023]優(yōu)選地，所述礦井安全系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟，
[0024]步驟(A)，分別建立礦井內(nèi)掘進(jìn)面、綜采面及回風(fēng)巷道的除塵噴霧模型；
[0025]步驟(B)，根據(jù)建立的掘進(jìn)面除塵噴霧模型，對礦井內(nèi)掘進(jìn)面進(jìn)行除塵噴霧處理，
[0026](BI)，檢測是否接受到開啟送風(fēng)機構(gòu)內(nèi)除塵風(fēng)機信號，若接受到，則執(zhí)行(B2);否貝IJ，繼續(xù)檢測；
[0027](B2)，開啟除塵風(fēng)機，運行粉塵檢測機構(gòu)的粉塵采用周期后，通過粉塵檢測機構(gòu)分別檢測除塵風(fēng)機的機頭部和機尾部的粉塵含量，計算此時的出除塵效率；
[0028](B3)，若此時的送風(fēng)機構(gòu)的除塵效率大于送風(fēng)機構(gòu)的既定閥值，則掘進(jìn)面除塵完畢；否則，執(zhí)行(B4);
[0029](B4)，開啟噴霧機構(gòu)(101)內(nèi)的多道噴霧水幕，運行粉塵檢測機構(gòu)的粉塵采用周期后，通過粉塵檢測機構(gòu)再次分別檢測除塵風(fēng)機的機頭部和機尾部的粉塵含量，計算出此時的除塵效率；
[0030](B5)，若此時的風(fēng)機構(gòu)的除塵效率大于送風(fēng)機構(gòu)的既定閥值，則掘進(jìn)面除塵完畢；否則，執(zhí)行(B6);
[0031](B6)，通過壓力傳感器檢測管道內(nèi)水壓，若壓力值大于既定壓力閥值，則重新執(zhí)行(B4)，否則，執(zhí)行(B7);
[0032](B7)，開啟增壓機構(gòu)，運行粉塵檢測機構(gòu)的粉塵采用周期后，通過粉塵檢測機構(gòu)再次分別檢測除塵風(fēng)機的機頭部和機尾部的粉塵含量，計算出除塵效率；
[0033](B8)，若此時的是送風(fēng)機構(gòu)的除塵效率大于送風(fēng)機構(gòu)的既定閥值，則掘進(jìn)面除塵完畢；
[0034]步驟(C)，根據(jù)建立的綜采面及回風(fēng)巷道的除塵噴霧模型，對礦井內(nèi)綜采面及回風(fēng)巷道進(jìn)行除塵噴霧處理，
[0035](Cl)，噴霧機構(gòu)默認(rèn)自動開啟一道水幕，運行粉塵檢測機構(gòu)的粉塵采用周期后，通過粉塵檢測機構(gòu)再次分別檢測除塵風(fēng)機的機頭部和機尾部的粉塵含量，計算此時的出除塵效率；
[0036](C2)，若此時的送風(fēng)機構(gòu)的除塵效率大于送風(fēng)機構(gòu)的既定閥值，則綜采面及回風(fēng)巷道除塵完畢；否則，執(zhí)行(C3);
[0037](C3)，噴霧機構(gòu)(101)開啟第二道水幕，通過壓力傳感器檢測管道內(nèi)的水壓，若壓力值大于既定壓力閥值，則執(zhí)行(C5);否則，執(zhí)行(C4);
[0038](C4)，開啟增壓機構(gòu)；
[0039](C5)，運行粉塵檢測機構(gòu)的粉塵采用周期后，通過粉塵檢測機構(gòu)再次分別檢測除塵風(fēng)機的機頭部和機尾部的粉塵含量，計算出除塵效率；
[0040](C6)，若此時的送風(fēng)機構(gòu)的除塵效率大于送風(fēng)機構(gòu)的既定閥值，則綜采面及回風(fēng)巷道除塵完畢，否則，執(zhí)行(C7);
[0041](C7)，噴霧機構(gòu)開啟第三道水幕，重復(fù)上述步驟，依次開啟噴霧機構(gòu)的多道水幕，直到綜采面及回風(fēng)巷道除塵完畢；
[0042]步驟(D)，通過建立的礦工職業(yè)危害計算模型，結(jié)合人員定位裝置計時人員在不同塵源點工作時間，累計人員一天的工作時間，個人呼吸性粉塵濃度如公式(I)所示:
[0043]TffA = CT/8
[0044]C:表示空氣中粉塵濃度，mg/ Hl2.m ;
[0045]T:(工人)接觸時間，h ;
[0046]8: —個工作日工作的時間，h ;
[0047]步驟(E)，根據(jù)建立粉塵自燃或爆炸預(yù)測計算模型，對礦井內(nèi)粉塵自燃或瓦斯爆炸進(jìn)行預(yù)警，
[0048](El)，將溫度傳感器和瓦斯傳感器的所采集的溫度值和瓦斯?jié)舛戎到Y(jié)合礦井3D巷道分布通過云圖形式顯示出來；
[0049](E2)，若檢測到的溫度或瓦斯?jié)舛却笥陬A(yù)設(shè)值，則運行送風(fēng)機構(gòu)通過混合式通風(fēng)送新鮮風(fēng)流；
[0050](E3)，預(yù)警控制機構(gòu)根據(jù)風(fēng)速檢測裝置檢測的實時風(fēng)速計算新鮮風(fēng)流何時到達(dá)可能有工作人員存在的爆炸地點；
[0051](E4)，結(jié)合定位裝置實時采集到的井下人員分布，所述通信控制機構(gòu)通過所述音箱通知附近工作人員撤離。
[0052]優(yōu)選地，所述步驟(A)建立