一种煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位装置及方法

本发明涉及煤矿瓦斯治理，尤其是涉及一种煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位装置及方法。

背景技术：

1、煤矿瓦斯又称煤层瓦斯、煤层气，从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体，瓦斯是煤矿生产中的有害因素，它不仅污染空气，而且当空气中瓦斯含量为5％～16％时，遇火会引起爆炸，造成事故，瓦斯爆炸是可以预防的，如经常测量巷道空气中的瓦斯含量，测量瓦斯涌出量，并采取有效通风、严禁烟火、预先抽放、开采保护层、人工突出等措施，可以保障煤矿生产的安全。

2、专利cn202311370550.8公开了一种煤矿井下瓦斯治理检测装置及方法，包括：移动平台，移动平台下方设置有万向轮及其驱动机构；移动平台的下表面固定设置有第一定位器；第一伸缩电机固定设置在移动平台上，其输出端固定设置有位移传感器和第一瓦斯浓度传感器；巷道在其顶部均匀间隔设置有多个第二瓦斯浓度传感器，每个监测单元区间都在其底部任意一点埋设有第二定位器；在巷道内设置多个固定式的第二瓦斯浓度传感器，能够长期稳定的对巷道内的瓦斯浓度进行监测，当发生瓦斯泄漏时，可以通过瓦斯泄漏点两端的两个第二瓦斯浓度传感器快速确定瓦斯泄漏所在的监测单元区间，大大缩短了定位瓦斯泄漏点的时间。

3、然而在该方案中，需要移动平台分别沿x轴、y轴移动，然后第一伸缩电机沿z轴移动，才能通过第一瓦斯浓度传感器和位移传感器确定瓦斯浓度最高位置的坐标，过程复杂，用时长，为解决上述问题需要提供一种新型的瓦斯泄漏监测定位装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位装置及方法，解决现有技术中瓦斯泄漏监测定位方法步骤繁琐、用时长的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位装置，包括远程处理器、第一瓦斯浓度传感器、第一定位器和移动监测器，所述第一瓦斯浓度传感器沿巷道长度方向均匀分布在所述巷道的顶部，相邻两个第一瓦斯浓度传感器之间设有中间分割线，相邻的两个所述中间分割线之间的巷道为监测单元区间，所述第一定位器位于所述监测单元区间靠近所述巷道出口的一侧的底面中部，所述移动监测器包括移动平台，所述移动平台的底面中部设有第二定位器和位移传感器，所述移动平台的顶面上设有相邻设置的瓦斯浓度检测组件和封堵剂喷涂组件。

3、优选的，所述瓦斯浓度检测组件包括防爆动力箱，所述防爆动力箱的侧壁上设有竖直槽，所述竖直槽内设有可升降运动的第一升降瓦斯浓度传感器，所述防爆动力箱内设有第一升降动力装置，所述防爆动力箱的顶面设有凸台，所述凸台的顶面中部设有与所述第一升降动力装置连接的升降块，所述升降块上设有第二升降瓦斯浓度传感器，所述凸台的顶面两侧均设有安装槽，所述安装槽内旋转连接有活动板，所述活动板与开合控制组件连接，所述活动板的底面一端通过轴套与凹槽内的支撑轴旋转连接，所述活动板的底面另一端通过扭簧与折叠板旋转连接，所述活动板和所述折叠板的顶面均均匀分布有第二瓦斯浓度传感器，所述活动板和所述折叠板的底面分别对应设有通电消磁磁铁和磁铁块。

4、优选的，所述开合控制组件包括托架和推拉气缸，所述托架包括两个平行杆和一个连接杆，两个所述平行杆的中段分别与凸台两侧面上的固定轴旋转连接，两个所述平行杆的头端分别与所述连接杆的两端连接，所述连接杆对应设置在所述旋转板的下方，两个所述平行杆的尾端分别与一个所述推拉气缸连接，所述推拉气缸的外壳端部与所述防爆动力箱上的支撑板铰接。

5、优选的，所述第一升降瓦斯浓度传感器与升降组件连接，所述升降组件包括旋转设置在所述竖直槽内的螺纹杆，所述螺纹杆的螺母座上设有所述第一升降瓦斯浓度传感器，所述螺纹杆的底部设有蜗轮，所述蜗轮与蜗杆啮合连接，所述蜗杆与位于所述竖直槽内的第一旋转动力装置连接。

6、优选的，所述封堵剂喷涂组件包括第二升降动力装置，所述第二升降动力装置的升降杆上设有升降台，所述升降台的顶部设有第二旋转动力装置，所述第二旋转动力装置的输出轴与旋转台连接，所述旋转台上设有喷枪和摄像头，所述喷枪通过软管与料箱内的出料泵连接。

7、优选的，所述料箱上设有料位观察窗，所述料箱的顶面设有进料口。

8、优选的，位移传感器、第二定位器、第一升降瓦斯浓度传感器、第一旋转动力装置、第一升降动力装置、第二升降瓦斯浓度传感器、通电消磁磁铁、推拉气缸、第二瓦斯浓度传感器、第二升降动力装置、第二旋转动力装置、摄像头和出料泵均与防爆动力箱内的蓄电池电连接。

9、优选的，所述升降块处于最低状态时第二升降瓦斯浓度传感器的高度与所述活动板处于水平状态时第二瓦斯浓度传感器的高度相等。

10、利煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位装置进行煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位的方法，包括以下步骤：

11、步骤1：一个第一瓦斯浓度传感器或相邻的两个第一瓦斯浓度传感器监测到瓦斯浓度超过预设值，向处理器发送报警信号，发出报警信号的第一瓦斯浓度传感器所在的监测单元区间即为报警区域；

12、步骤2：判断是否为误报警：1)当发出报警信号的第一瓦斯浓度传感器监测到的瓦斯浓度在一个监测周期内逐渐增高，且与此同时，与报警区域相邻的监测单元区间内第一瓦斯浓度传感器在一个检测周期内所检测的瓦斯浓度也在上升，即表示瓦斯正在泄露，且瓦斯量在不断增加，危险程度逐渐增加，则说明并未误报警；

13、2)当发出报警信号的第一瓦斯浓度传感器监测到的瓦斯浓度在一个检测周期内只有一个突增点，且瓦斯浓度整体为一条减函数，且与此同时，与报警区域相邻的监测单元区间内第一瓦斯浓度传感器在一个检测周期内所检测的瓦斯浓度为零或者没有变化，即表示瓦斯并未大量泄漏，只是少量溢出，并未达到警报程度，则说明发生了误报警；

14、步骤3：根据步骤2得出的结论采取相应措施：若为误报警则启动排风风机对巷道进行排风以将瓦斯从巷道内吹出，第一瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度达到设定的安全值后暂停排风风机；若并未误报警则启动步骤4；

15、步骤4：启动移动监测器对泄漏点进行临时处理：

16、1)启动排风风机；

17、2)远程处理器控制移动平台向报警区域移动，当第二定位器和报警区域靠近巷道出口一侧的第一定位器位置对应时，将位移传感器的位移数据归零，并暂停排风风机；

18、3)以第一定位器为原点、报警区域的长度方向为x轴、巷道的宽度方向为y轴、巷道的高度方向为z轴建立坐标系；

19、4)利用开合控制组件使活动板张开处于水平位置，随后给通电消磁磁铁通电使得其与磁铁块之间的磁吸力消失，进而使折叠板在扭簧的作用下展开，此时活动板和折叠板上的第二瓦斯浓度传感器和第一升降瓦斯浓度传感器能够在整个y轴上实现均匀分布；

20、5)远程处理器驱动移动平台沿x轴移动，远程处理器根据移动过程中第二瓦斯浓度传感器和第一升降瓦斯浓度传感器监测到的瓦斯浓度、位移传感器检测到的位移信号确定报警区域在x轴和y轴方向的瓦斯最高浓度二维坐标，利用开合控制组件使活动板张开处于倾斜状态，转动移动平台，使得两个活动板均位于x轴上，随后驱动移动平台移动至瓦斯最高浓度二维坐标，当瓦斯最高浓度二维坐标位于y轴端点附近位置时，控制第一升降瓦斯浓度传感器和第二升降瓦斯浓度传感器进行升降运动，根据移动过程中第一升降瓦斯浓度传感器和第二升降瓦斯浓度传感器监测到的瓦斯浓度、第一升降动力装置和螺母座的升降行程确定报警区域瓦斯浓度最高位置的坐标，当瓦斯最高浓度二维坐标不在y轴端点附近位置时，控制第一升降瓦斯浓度传感器进行升降运动，如果越往上浓度越低则证明泄漏点位于巷道底部，如果越往上浓度越高则证明泄漏点在巷道顶部；

21、6)利用第二升降动力装置和第二旋转动力装置控制喷枪移动，使得喷枪对以泄漏点为中心的区域进行封堵剂的喷涂，同时利用摄像头检查喷涂效果；

22、步骤5：利用排风风机进行通风，当巷道内的瓦斯浓度降至安全范围后，调动人员对泄漏点进行加固处理。

23、优选的，一个检测周期的时间为3-8分钟。

24、因此，本发明采用上述结构的煤矿巷道瓦斯泄漏监测定位装置及方法，具有如下有益效果：

25、1、能够利用活动板和折叠板的配合使用使第二瓦斯浓度传感器能够在整个y轴方向上实现均匀分布；

26、2、能够利用开合控制组件使得移动平台能够在活动板和折叠板处于展开状态时进行转向；

27、3、能够解决现有技术中瓦斯泄漏监测定位方法步骤繁琐、用时长的问题，能够在移动平台沿着x轴方向运动时确定泄漏点在水平面上的二维坐标。

28、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。