專利名稱：一種自控排瓦斯的方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種礦井通風安全防護方法及其設備，特別涉及一種自動控制排除瓦斯的方法及其設備，利用此方法及其設備可將礦井中瓦斯自動排放，控制于安全限。
國內現有排瓦斯方法有兩種人工排放方法，其一，敞開局部扇風機部分出風口風筒，以改變進入風筒的風量，達到排放目的;其二，采用“T”型風筒實行短路泄流，由兩人分別開、閉“T”型風筒的兩個出風口，控制進入礦井工作面的風量，從而達到排放目的。這兩種排放方法的共同缺點是依靠人工調節，故操作不便，且易造成風流不穩，出現超量排放，從而導致煤礦礦井中發生重大瓦斯事故。
本發明的主要目的是提供一種安全可靠的自動控制排放煤巷中瓦斯的方法，利用它既能根據規定要求自控調節瓦斯排放量，又能防止不按規定或亂排瓦斯的事故，以實現瓦斯無超限排放。
本發明的另一目的是提供一種實現上述自控排瓦斯方法的設備，依靠該設備的自控運行，可實現瓦斯無超限排放。
實現上述本發明的主要目的的一種自控排放瓦斯方法為啟動控制設備，其中的電控箱按指定程度閉鎖回風系統電源及供局部扇風機人控工作的電源(即，使局部扇風機置于控制設備的控制下);設在排出風流同全風壓風流會合處和掘進工作面的兩只瓦斯傳感器分別同時向電控箱發出各自測得的瓦斯濃度的電信號，如會合處瓦斯濃度在其安全值以上而不大于其控制值，或會合處瓦斯濃度低于其安全值而掘進工作面瓦斯濃度在其安全值以上，電控箱保持排風量調節器由小向大排放量調節;當會合處瓦斯濃度大于其控制值時，電控箱按電信號控制排風量調節器，使由大向小排放量調節;如會合處及掘進工作面瓦斯濃度均低于各自的安全值，電控箱按電信號調節排風量調節器，使調至最大排放量，電控箱自動解除所有閉鎖，停止控制設備運行。
實現上述本發明的另一目的的一種自控排放瓦斯設備包括一局部扇風機、一風筒和一套控制設備，其中控制設備包括一可改變進入風筒的風量的、連接于局部扇風機的排風量調節器，兩只分別設置于排出風流同全風壓風流會合處和掘進工作面的瓦斯濃度傳感器，以及一接收傳感器發出的電信號后按指令控制排風量調節器的風量調節的電控箱。
下面，參閱有關附圖對實施本發明的方法及其設備的實施例作一詳盡說明，以便對本發明的工作原理、設備組成及其優點有更具體的了解，其中附圖為
圖1，示意表示出本發明的自控排放瓦斯設備的組成及其布置情況;
圖2，以框圖形式表示控制設備的基本組成及其工作原理;
圖3 表示本發明的自控排放瓦斯的方法。
圖4，5分別為進、出風口式排風量調節器的安裝位置示意圖;以及圖6、7為進、出風口式排風量調節器。
如圖1所示，在礦巷主風道6和積聚風道7中設置了一套自動控制排放瓦斯的設備，其中局部扇風機1、排風量調節器2(在圖中表示了2只，分別為進風口式的和出風口式的，可任選其中一種，以表示兩種實施情況)及風筒8相互連接起來，設置于主風道6與積聚風道7的拐角處;在積聚風道7中靠近風筒8出風口處，裝有一只掘進工作面瓦斯傳感器3，同樣，在主風道6中、于排出風流同全風壓風流會合處也裝有一只瓦斯傳感器4;另外，在靠近局部扇風機1及排風量調節器2處設有一電控箱5，該電控箱的主要功能是根據來自兩個傳感器的電信號發出指令電信號，以控制局部扇風機及排風量調節器的工作狀態。
如圖2所示，上述瓦斯傳感器3，4及電控箱5、排風量調節器2組成上述本發明的自控排放瓦斯設備中的控制設備。現結合圖2介紹其各部分組成及相互關系如下在瓦斯傳感器3(瓦斯傳感器4的組成也相同，圖中不另示出)中，瓦斯測量電橋用來測量掘進工作面瓦斯濃度f1(瓦斯傳感器4用來測量會合處的瓦斯濃度f2，以下不另詳述，同瓦斯傳感器3)，它將瓦斯濃度值轉換為電量，再將此摸擬量經v/f轉換器由電壓變化轉變成頻率變化信號而輸出。此信號再經輸出驅動器增益作遠輸出信號。另有從v/f轉換器直接引出的數字顯示器。此外，還設有聲光報警電路及設定值判別電路，當瓦斯濃度超過設定值時，會發出聲光報警信號。電控箱5中的主要部件是單片微型計算機(CPU)，它用來經過輸入隔離電路接收來自兩只瓦斯傳感器3和4的頻率信號，經處理通過輸出隔離電路發出電信號，以控制排風量調節器的調節。另外，電控箱中還有程序存貯器，用來存放自控排放過程智能調節的程序。類似地，電控箱中也具有顯示(工作狀態及數字顯示器)及報警(報警電路)功能。控制設備的第三部分即排風量調節器2，其中排風量調節器有機電式及調頻調速電氣式等多種型式，在本發明該實施例中采用的是機電式排風量調節器，而這種排風量調節器又分為進風口式(裝于局部扇風機的進風口)和出風口式(裝于局部扇風機的出風口)兩種。此外，排風量調節器2還包括一排放量指示器，用以將排風量調節器的排放量大小經電控箱5中另一輸入隔離電路反饋給CPU，以作出相應處理。排風量調節器2的動力電源采用局部扇風機同一電源。
上述兩種排風量調節器在本發明的整套排放瓦斯設備中的安裝位置情況表示于圖4，5中。如圖4所示的一種進風口式排風量調節器2，它安裝于進風罩9與風筒8之間，在它的外側和局部扇風機1相連接。如圖5所示的一種出風口式排風量調節器2，它安裝于風筒8的中間，1為局部扇風機，9為進風罩。顯然，進風口式排風量調節器2是通過控制進入風機的風量達到控制進入風筒的風量的目的;而出風口式排風量調節器2是通過調節進入風筒的風量而將其余部分風量從旁路放出的辦法達到調節的目的。因此，目的是一個，手段不同，而達到效果是相同的，所以，在本發明中可任意選用其中一種均可。
這兩種排風量調節器的基本結構及其工作原理如下如圖6所示，這種進風口排風量調節器的基本組成包括一本體21，其基本上呈一兩端敞口的圓筒形;一位于本體21內且與本體21固定連接的套筒23，它是一兩端開口的圓筒形，其中心重合于本體21的中心。在本體21與套筒23之間的環狀空間內有許多活動的類似于照相機中心式快門的調節葉片22，以及一伸出本體21外并依靠中間連接件和這些葉片相聯動的撥桿24。如圖所示，當將撥桿24轉到由雙點劃線所示之位置時，上述許多調節葉片22各自轉動并沿徑向向外移開，使在由移開后的諸葉片22的內緣包絡形成的一圓孔與上述固定套筒23之間，出現一環狀空間區。隨著諸葉片的不斷向外移開，此空間區愈來愈大，反之則縮小，直至撥桿退回圖中實線所示位置時，此空間區不復存在。此空間區別專為流通進風量而設置，可見，撥動撥桿24，即可調節上述排風量大小。撥桿24的移動則靠一接收電控箱發出的電信號而動作的電推桿(圖6中未表示，參閱圖7)撥動的。
如圖7所示，這種出風口式排風量調節器基本上包括;一基本上呈圓筒狀的本體31;垂直于本體31并和本體31連通的，還有一圓筒狀旁路口34，其出口端為敞口;兩片調節葉片32和33，均呈薄圓片狀，各自的直徑分別略小于本體32、旁路口34的內圓橫截面內徑，它兩依靠相應的轉動支撐連接件活動安裝于本體32、旁路口34內，并各自位于本體32、旁路口34的內圓橫截面的直徑上，這樣，這兩葉片可繞各其的轉動支撐件旋轉，而它兩是同時轉動但旋轉角的大小卻不同，這是靠一設在本體31和旁路口34之外且分別和兩葉片的轉動支撐件的伸出端相連的電推桿-曲柄組件35實現的。當電推桿35接收到來自電控箱的電信號后，電推桿35向前推動(減小排風量)或向后退回(加大排風量)，通過曲柄使本體31內的葉片32轉動，與此同時，電推桿35本身繞其固定的支點轉動，從而帶動旁路口34中的葉片33旋轉，以改變從旁路口34泄放出的風量大小，從而達到改變經葉片32從本體31輸向上述風筒的排風量的目的。
利用上述本發明這套設備可實施本發明提供的一種自控排瓦斯方法，該方法如下所述如圖2所示，首先，用電控箱5啟動整套設備，與此同時，自動閉鎖了回風系統中其它各用電設備的電源，閉鎖了局部扇風機1的供人工操作時起作用的電源，使它暫時脫離人工操作以避免此后正常的排瓦斯工作受擾，而使其置于電控箱5的自動控制之中。
接著，電控箱5控制被啟動的風量調節器2，使其由小排放量向大排放量調節，逐漸加大經調節器2及風筒8放出的風量。此期間，依靠兩傳感器4和3分別自動測出排出風流同全風壓風流會合處的瓦斯濃度(f2)及掘進工作面瓦斯濃度(f1)。
當會合處瓦斯濃度(f2)在安全值以上而不大于其控制值時，或當會合處瓦斯濃度(f2)低于安全值而掘進工作面瓦斯濃度(f1)在安全值以上時，電控箱5根據上述相應信號，控制排風量調節器2，繼續使排風量由小逐漸向大調節，直至f2和f1分別低于其安全值。根據中華人民共和國煤炭工業部于1986年頒布的《煤礦安全規程》第142條規定，上述會合處瓦斯濃度(f2)的最高限值以及掘進工作面瓦斯濃度(f1)的安全值分別為1.5%和1.0%。根據此規定，又考慮到一般礦井中礦巷巷道長短及瓦斯積聚量的多少，加上在經由局部扇風機1、排風量調節器2，風筒8，瓦斯感測器3和4這一控制途徑中必定存在(f2)信號與風量調節之間的一定的不同步(滯后)現象，所以，本發明方法中，將會合處最高瓦斯濃度控制于(即上述控制值為)1.35%，這樣就使根據此控制值(瓦斯濃度1.35%)控制后形成于會合處的實際瓦斯濃度最高不會超過1.5%。另外，合會處瓦斯濃度的安全值定為0.5%。
當會合處測得的瓦斯濃度(f2)大于控制值(1.35%)而有接近其最高限值(1.5%)的趨勢時，電控箱5能自動控制排風量調節器2，使其排風量逐漸減小，以使(f2)降至其安全值(0.5%)與控制值(1.35%)范圍內。
當會合處和掘進工作面的瓦斯濃度均低于各自的安全值(即f2＜0.5%，f1＜1.0%)時，排放符合要求。此時若排風量調節器2尚未調至最大排放量狀態，則電控箱5控制它使調至最大排放量狀態，與此同時，電控箱解除對回風系統各用電設備及局部扇風機人工操作的閉鎖，并停止控制設備的運行。至此，自控排放瓦斯過程結束。
如煤巷中出現新的不正常情況，則重新啟動上述控制設備，即如上述方法進行又一次瓦斯自動排放。
綜上所述，使用本發明的自控排放瓦斯方法不但節省操作人員，而且基本實現自動控制無超限排放瓦斯，且安全可靠，這在國內實屬同行業中的首創之舉。此外，實現該方法的本發明的自控排放瓦斯的設備并不復雜，且自動化程度較高，無超限排放瓦斯控制可靠，具有一定的創造性。
權利要求
1.一種自控排放瓦斯方法，其特征在于，它包括如下步驟(1)啟動控制設備，其中的電控箱閉鎖回風系統電源及供局部扇風機人控工作的電源；(2)設在排出風流同全風壓風流會合處和掘進工作面的兩只瓦斯傳感器分別同時向電控箱發出各自測得的瓦斯濃度的電信號，如會合處瓦斯濃度在其安全值以上而不大于其控制值，或會合處瓦斯濃度低于其安全值而掘進工作面瓦斯濃度在其安全值以上，電控箱控制排風量調節器由小向大排放量調節；當會合處瓦斯濃度大于其控制值時，電控箱控制排風量調節器由大向小排放量調節；如會合處及掘進工作面瓦斯濃度均低于各自的安全值，電控箱控制排風量調節器調至最大排放量；(3)電控箱解除所有閉鎖，并停止控制設備運行。
2.一種實施如權利要求1所述方法的自控排放瓦斯設備，包括一局部扇風機1，一風筒8，其特征在于，它還包括一套控制設備，它包括一可改變進入所述風筒8的風量的、連接于所述局部扇風機1的排風量調節器2，兩只分別設置于排出風流同全風壓風流會合處和掘進工作面的瓦斯濃度傳感器4和3，以及一接收所述兩傳感4和3發出的電信號后，根據電信號大小按指令控制所述排風量調節器2，以使排風量調大或調小的電控箱5。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，所述排風量調節器2為一安裝于所述局部扇風機1的進風側的進風口式排風量調節器，它包括一兩端敞口的圓筒形本體21;一與所述本體21同心地位于所述本體21內且固定連接于所述本體21的、兩端敞口的圓筒形固定套筒23;若干位于所述固定套筒23與所述本體21內圓面之間的類似于照相機中心式快門的活動的調節葉片22，它們各自可向著和離開所述套筒23而移動，以及一伸出所述本體21外并通過撥動它和所述諸葉片22相聯動的撥桿24。
4.如權利要求2所述的設備，其特征在于，所述排風量調節器2為一安裝于所述局部扇風機1的出風側的出風口式排風量調節器，它包括一基本上為圓筒狀的本體31，其上還有一垂直并連通于所述本體31的圓筒形旁路口34;分別位于所述本體31和旁路口34內的、直徑均略小于所述本體31和旁路口34內圓橫截面內徑的薄圓葉片32和33，它兩均可繞沿橫向垂直于所述本體31和旁路口34的軸線旋轉，以及一可同時啟動所述兩葉片32和33旋轉的推桿35。
全文摘要
一種適用于煤礦的自控排放瓦斯的方法及其設備為同時啟動控制設備及閉鎖回風系統及扇風機電源，同時根據由兩只瓦斯傳感器測出的排出風流同全風壓風流會合處和掘進工作面的瓦斯濃度電信號，對照各自的安全值由電控箱控制排風量調節器自動調節排風量由小調到大，直至低于各自的安全值，然后加大至最大排風量，最后解除閉鎖，停止控制設備運行。此方法可靠安全性好，實屬國內首創的自控無超限排放瓦斯方法，控制設備簡單，節省操作人員，自動化程度較高。
文檔編號E21F1/00GK1053657SQ9010044
公開日1991年8月7日 申請日期1990年1月23日 優先權日1990年1月23日
發明者沈德明, 龍兆鵬, 童光宇, 龍亞維 申請人:煤炭科學研究總院上海分院, 萍鄉礦務局