采空密闭区监测装置

技术领域

本发明涉及矿业安全监测技术领域，尤其涉及一种采空密闭区监测装置。

背景技术

随着国家对煤矿安全性要求的提高，煤矿井下工作的安全性也需要提高，尤其是对采空区和密闭区内监测一氧化碳、甲烷和氧气等环境状况要求最高，现有的矿井通常都是安排两组安全生产员每隔几小时对监控的区域进行监测记录，但是在实际的过程中会发现安全生产员不能按时来到监测点，而且采空区和密闭区环境的变化是随时都会发生变化，所以就会发生有害气体就会在采空区和密闭区内弥漫，就会造成安全生产事故的发生，同样这种监测方法需要耗费大量的人力物力，并且安全生产员因参数更新不及时引起的事故，所以安全系数大大降低，生产成本也大幅提高。

现有的实时监测系统，通过将各种监测传感器留置在采空密闭区内对采区进行监测，但留置在墙内一旦损坏就无法维修更换，不利于长时间实时监测采空区。

因此，有必要提供一种新的采空密闭区监测装置解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有实时监测，便于后期维护的采空密闭区监测装置。

本发明提供的采空密闭区监测装置包括：机架，所述机架的侧壁上端安装有抽样管，所述抽样管的下方设有排气管；监测组件，所述监测组件安装于机架上，且监测组件包括蓄电池、气泵、监测盒、无线通信器、警报灯和监控主机，所述蓄电池和气泵均安装于机架的中间平台上，且蓄电池与气泵电性连接，所述气泵一侧设有监测盒，蓄电池一侧设有无线通信器、所述警报灯安装于机架的侧壁上，蓄电池与监测盒、无线通信器和警报灯依次电性连接，所述监控主机设在地面机房内并与无线通信器通信；循环管路，用于连通抽样管、监测组件和排气管的所述循环管路包括抽气管、监测管和回流管，所述抽气管连通抽样管和气泵，所述监测管连通气泵和监测组件，所述回流管连通监测组件和排气管，且回流管上安装有三通阀。

优选的，所述机架上开设有U形槽，所述抽样管和排气管卡接在U形槽内。

优选的，所述机架上安装有矿用照明灯和矿用防爆罩，所述矿用防爆罩将蓄电池、气泵、监测盒和无线通信器均包裹在内。

优选的，所述抽样管顶端安装有温度传感器，排气管的顶端设有压力传感器、且排气管从侧壁排气。

优选的，所述监测盒包括截留管、激光甲烷传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、本安型乙烯传感器和本安型乙炔传感器，所述截留管一端与监测管连通，截留管另一端与回流管连通，且截留管侧壁上沿逆时针方向依次安装有激光甲烷传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、本安型乙烯传感器和本安型乙炔传感器。

优选的，所述抽样管的顶端安装有红外摄像头。

与相关技术相比较，本发明提供的采空密闭区监测装置具有如下有益效果：

1、通过将整个装置外置在采空区密封墙外，便于后期设备维修调整，在通过气泵将密闭区内的气体抽出，经过监测盒监测，监测盒可以实时检测抽送进来的气体，并通过无线通信器与地面的监控主机连接，无需人工定时巡检即可实时检测采空密闭区省时省力；

2、通过在监测组件上设置矿用防爆罩用于防护整个装置，防止监测组件上的元件出现异常损坏，不利于设备的持续运行；

3、通过在抽样管上设置温度传感器用于实时监测采空密闭区内的温度，防止温度升高出现火灾，还设有红外摄像头用于观察采空区内的密封岩层情况以及积水情况，在排气管上设置压力传感器监测采空区内空气压力，实时采空密闭区监测更加全面。

附图说明

图1为本实用的整体结构示意图；

图2为本发明的安装结构示意图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的侧视图；

图5为图1所示的监测盒的结构示意图。

图中标号：1、机架；101、U形槽；2、抽样管；3、排气管；4、监测组件；41、蓄电池；42、气泵；43、监测盒；4301、截留管；4302、激光甲烷传感器；4303、氧气传感器；4304、一氧化碳传感器；4305、二氧化碳传感器；4306、本安型乙烯传感器；4307、本安型乙炔传感器；44、无线通信器；45、警报灯；46、监控主机；5、循环管路；5a、抽气管；5b、监测管；5c、回流管；6、三通阀；7、矿用照明灯；8、矿用防爆罩；9、温度传感器；10、压力传感器；11、红外摄像头；12、密封墙；13、采空区。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1为本实用的整体结构示意图；图2为本发明的安装结构示意图；图3为本发明的俯视图；图4为本发明的侧视图；图5为图1所示的监测盒的结构示意图。包括：机架1、抽样管2、排气管3、监测组件4和循环管路5。

在具体实施过程中，如图1、图2和图3所示，机架1上开设有U形槽101，U形槽101内卡接有抽样管2和排气管3，便于调整抽样管2和排气管3间距，排气管3设置在抽样管2的下方，监测组件4安装于机架1上，且监测组件4包括蓄电池41、气泵42、监测盒43、无线通信器44、警报灯45和监控主机46，蓄电池41和气泵42均安装于机架1的中间平台上，且蓄电池41与气泵42电性连接，气泵42一侧设有监测盒43，蓄电池41一侧设有无线通信器44、警报灯45安装于机架1的侧壁上，蓄电池41与监测盒43、无线通信器44和警报灯45依次电性连接，监控主机46设在地面机房内并与无线通信器44通信，用于连通抽样管2、监测组件4和排气管3的循环管路5包括抽气管5a、监测管5b和回流管5c，抽气管5a连通抽样管2和气泵42，监测管5b连通气泵42和监测组件4，回流管5c连通监测组件4和排气管3，且回流管5c上安装有三通阀6；

需要说明的是：使用时，将整个机架1靠近密封墙12，在将抽样管2和排气管3穿过密封墙12伸入采空区13内，启动气泵42，将采空区13内的气体从抽样管2经过循环管路5依次通过抽气管路5a、气泵42、监测管5b、监测组件4和回流管5c，最终由回流管5c传输回排气管3，从排气管3排回采空区13内，监测组件4对流经的气体实时监测，从而达到对采空区13进行实时监测，监测的数据通过无线通信器44传输至地面机房监控主机46上，监测人员通过监控主机46即可实现实时监控采空区13内情况，可以更具监测情况进行提前处理不正常的采空区13，减少矿下事故的发生，提高安全性。

其中，蓄电池41采用矿用隔爆本安型直流电源，监测盒43内采用矿用隔爆器材，警报灯45用于直观反应实时监测结果，若监测异常则警报灯45闪烁并发出蜂鸣声报警，三通阀6用于定期抽样分析，与监测组件4对比分析校准监测组件4的监测结果，用于判断监测组件4元件是否有效。

参考图2所示，机架1上安装有矿用照明灯7和矿用防爆罩8，矿用防爆罩8将蓄电池41、气泵42、监测盒43和无线通信器44均包裹在内；

需要说明的是：矿用防爆罩8用于多监测组件4的监测元件进行保护，提高设备的使用安全性。

参考图4所示，抽样管2顶端安装有温度传感器9，排气管3的顶端设有压力传感器10、且排气管3从侧壁排气；

需要说明的是：温度传感器9和压力传感器10采用市场上现有的矿用传感器，温度传感器9用于检测采空区13内的温度变化，压力传感器10用于检测采空区13内的气压变化。

参考图1所示，监测盒43包括截留管4301、激光甲烷传感器4302、氧气传感器4303、一氧化碳传感器4304、二氧化碳传感器4305、本安型乙烯传感器4306和本安型乙炔传感器4307，截留管4301一端与监测管5b连通，截留管4301另一端与回流管5c连通，且截留管4301侧壁上沿逆时针方向依次安装有激光甲烷传感器4302、氧气传感器4303、一氧化碳传感器4304、二氧化碳传感器4305、本安型乙烯传感器4306和本安型乙炔传感器4307；

需要说明的是：截留管4301，通过加大气体通过的截留面积，便于监测盒43进行监测，激光甲烷传感器4302、氧气传感器4303、一氧化碳传感器4304、二氧化碳传感器4305、本安型乙烯传感器4306和本安型乙炔传感器4307均为市场长常用的矿用型检测传感器，具有隔爆保护对截留管4301内的气体进行含量浓度监测。

参考图4所示，抽样管2的顶端安装有红外摄像头11；

需要说明的是：红外摄像头11用于监测采空区13内的岩层变化以及积水情况，使得采空区13可视化。

本发明提供的工作原理如下：使用时，将整个机架1靠近密封墙12，在将抽样管2和排气管3穿过密封墙12的措施孔，伸入采空区13内密封好连接处，启动气泵42，将采空区13内的气体从抽样管2经过循环管路5依次通过抽气管路5a、气泵42、监测管5b、监测组件4和回流管5c，最终由回流管5c传输回排气管3，从排气管3排回采空区13内，监测组件4的监测盒43对流经的截留管4301的气体实时监测，激光甲烷传感器4302用于监测甲烷含量、氧气传感器4303用于监测氧气含量、一氧化碳传感器4304用于监测一氧化碳含量，其中以一氧化碳的含量作为采空区13内是否有自燃情况发生的指标、二氧化碳传感器4305用于监测二氧化碳含量、本安型乙烯传感器4306用于监测乙烯含量，本安型乙炔传感器4307用于监测乙炔含量，从而达到对采空区13进行实时监测，监测的数据通过无线通信器44传输至地面机房监控主机46上，监测人员通过监控主机46即可实现实时监控采空区13内情况，并在抽样管2内设置温度传感器9和红外摄像头11用于实时检测采空区13内温度变化和岩层积水变化，在排气管3上设压力传感器10用于检测采空区13内的气压情况，使得监测装置监测更加全面有效，可以更具监测情况进行提前处理不正常的采空区13，减少矿下事故的发生，提高安全性，整个装置外置便于后期维修更换，且具有实时检测无需人工巡检提高了采空密闭区的监测效率。

本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。