一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，包括一瓦斯浓度采集主机、一采集仪和若干浓度传感器，该瓦斯浓度采集主机通过线缆与浓度传感器连接，通过无线与采集仪连接，包括一瓦斯浓度实时监测模块；每一浓度传感器均固定于一防护管内，检测瓦斯浓度信息并生成电信号，通过线缆将该电信号发送给瓦斯浓度采集主机；该采集仪通过无线与计算机连接。本系统可实现对钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测，实时获取瓦斯浓度信息及浓度变化特征，及时发出瓦斯高浓度预警，避免瓦斯事故的发生，提高井下作业的安全性。本系统结构简单，智能化程度高，操作方便。

A real-time monitoring system for gas concentration at different depths of drilling

The utility model provides real-time gas concentration monitoring system for drilling in different depth, including a gas concentration acquisition machine, a collecting instrument and a plurality of concentration sensor, the gas concentration acquisition host through the cable connection and concentration sensor and connected by wireless acquisition device, including a gas concentration monitoring module; each concentration sensor is fixed in a protective tube, check the concentration of gas generating signals and information, transmits the electrical signals to the gas concentration acquisition host through the cable; the acquisition instrument is connected with the computer through wireless. The system can realize real-time monitoring of gas concentration at different depths of boreholes, get gas concentration information and concentration change characteristics in real time, and timely send out gas and high concentration early warning to avoid gas accidents and improve safety of downhole operation. This system is simple in structure, high in intelligence and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统
本技术属于煤矿安全
，涉及一种煤矿瓦斯浓度监测系统，具体涉及一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统。
技术介绍
我国常规能源构成中，煤炭资源总量为5.57万亿吨，在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占76％和69％，煤炭作为我国的主体能源，在促进我国国民经济发展中有重要的作用。随着浅部资源逐渐减少，煤炭资源开采已逐渐进入深部开采的新常态，煤炭资源开采进入深部以后，煤岩的基本力学性质破坏变形规律与浅部有着明显的差异性，对于煤矿的安全生产提出了全新的挑战。对于煤矿井，瓦斯浓度过高是造成煤矿事故的主要原因之一，进入深部以后随着煤岩体的力学特征变化，其深部煤层瓦斯的赋存特征、瓦斯随开采的变化特征与浅部煤层存在明显的不同，深部煤炭资源开采面临瓦斯安全问题也日益严峻。因此，为了探究深部煤层瓦斯赋存特征及开采影响下瓦斯的运移规律，在工程实践中对煤层内瓦斯浓度进行实时监测，避免瓦斯过高而造成的灾害事故，为瓦斯的抽采和治理提供依据。煤矿企业中瓦斯浓度监测系统及瓦斯浓度监测设备，主要是涉及对不同工作面、不同钻孔内煤层瓦斯浓度监测。然而，由于在煤层中赋存的不均匀性，且深部煤层其瓦斯展现出浅部明显不同的特征，因此深部煤层内同一钻孔不同钻孔深度，其瓦斯浓度含量的变化不得而知。在煤矿企业瓦斯治理中，瓦斯治理方案大多还是根据传统的方式及经验进行设计，对于深部煤层瓦斯治理，工程实践中涉及的瓦斯抽采孔布置方式、钻孔深度、钻孔直径、钻孔倾角和封孔长度的确定值得考量。因此亟需一种简单便捷、高智能化、高精度的钻孔不同深度瓦斯浓度实时监测系统。技术内容鉴于上述不足，本技术提供一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，实现对钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测，实时获取瓦斯浓度信息及浓度变化特征，及时发出瓦斯高浓度预警，避免瓦斯事故的发生，提高井下作业的安全性，本系统结构简单，智能化程度高，操作方便。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，包括一瓦斯浓度采集主机、一采集仪和若干浓度传感器，该瓦斯浓度采集主机通过线缆与浓度传感器连接，通过无线与采集仪连接，包括一瓦斯浓度实时监测模块；每一浓度传感器均固定于一防护管内，检测瓦斯浓度信息并生成电信号，通过线缆将该电信号发送给瓦斯浓度采集主机；该采集仪通过无线与计算机连接。进一步地，所述防护管为筒状，两端封闭，侧壁上开有多个孔洞。进一步地，所述防护管的侧壁中部相对两侧设有两个安装孔，所述浓度传感器的外壳上设有与两个安装孔对应的两个螺纹孔，通过螺栓将安装孔和螺纹孔对应连接，以使浓度传感器固定连接于防护管内。进一步地，所述防护管为超硬铝合金(主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金)。进一步地，所述浓度传感器为2至8个，相互之间并联；所述瓦斯浓度采集主机为8通道，连接不多于8个的浓度传感器。进一步地，所述浓度传感器检测的瓦斯浓度范围为0～5000ppm。进一步地，所述瓦斯浓度实时监测模块包括一瓦斯浓度监测子模块、一处理子模块、一存储子模块和一传输子模块，该瓦斯浓度监测子模块实时监测含瓦斯浓度信息的电信号并转换为数字信号，该处理子模块将瓦斯浓度信息进行处理分类，该存储子模块为容量大于等于1TB的存储器，该传输子模块为无线通信模块。进一步地，所述瓦斯浓度实时监测模块包括预警子模块和图形显示子模块，该预警子模块连接一预警灯，通过该预警子模块设定一阀值，当瓦斯浓度超过该阀值时，则触发该预警灯报警；该图形显示子模块为一LED液晶显示屏。进一步地，所述浓度传感器包括一检测单元、一微处理单元和一传输单元，该检测单元用于检测瓦斯浓度信息，该微处理单元将检测的瓦斯浓度信息转化为电信号，通过传输单元将电信号输入线缆。进一步地，所述装有浓度传感器的防护管置于钻孔内，通过封孔剂固定，该封孔剂包括位于两端的聚氨酯和位于中间的水泥浆，通过固孔塞加聚氨酯封口，该固孔塞为木塞。本技术的有益效果是：本系统结构简单，其防护管为筒状，侧壁为多孔结构，内设浓度传感器，可以有效保证监测区域瓦斯的渗流聚集，提高瓦斯浓度数据真实性；瓦斯浓度采集主机能够自动地实时检测瓦斯浓度信息，智能化高，通过其大容量存储单元能存储大量数据，无需人工检测及存储，提高工作效率，节省人力资源；采集仪通过无线收集瓦斯浓度采集主机的信息，并能远程发送至计算机，作业方便；通过钻孔内多个不同深度的浓度传感器，本系统能够实时监测钻孔内不同深度的瓦斯浓度信息及浓度变化特征，为瓦斯抽采孔布置方式、钻孔深度、钻孔直径、钻孔倾角和封孔长度提供数据支持；通过设有的预警机制在瓦斯浓度过高时发出预警信息，避免瓦斯事故的发生，提高井下作业的安全性。本系统监测梯度多，监测深度大，安装方便，易于操作，适用于矿山开采、瓦斯治理、巷道支护等工程中。附图说明图1是实施例的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统结构示意图。图2是防护管与浓度传感器示意图。图3是实施例的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统的数据传输图。图中：1-防护管，11-安装孔，2-浓度传感器，21-螺纹孔，22-外壳，23-螺栓，3-封孔剂，4-固孔塞，5-线缆，6-瓦斯浓度采集主机，7-采集仪，8-计算机，9-预警灯。具体实施方式为使本技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。本实施例提供一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，如图1所示，包括防护管1、浓度传感器2、线缆5、瓦斯浓度采集主机6、采集仪7、计算机8、预警灯9，图中上方的条形为钻孔，便于了解浓度传感器2的布置位置，固定位置要用到封孔剂3和固孔塞4。其中，浓度传感器2为若干个，一般不多于8个，本实施例选用3个，每一浓度传感器2位于一防护管1内并相互连接，由封孔剂3和固孔塞4固定于钻孔内，其与线缆5连接，线缆5采用多芯结构，各个浓度传感器2之间相互并联；线缆5与瓦斯浓度采集主机6连接，瓦斯浓度采集主机6与采集仪7通过无线连接，采集仪7与计算机8通过无线连接，在瓦斯浓度采集主机6上设有预警灯9。如图2所示，防护管1为筒状，两端封闭，中间上下两侧留有安装孔11，侧壁上开有密集的孔洞，便于瓦斯进入聚集。防护管1选用超硬铝合金材料，避免钻孔在高水平应力条件下塌孔。防护管1外径为90mm×500mm，内径为87mm×500mm，每个重约1kg。浓度传感器2的外壳22尺寸为直径85mm×150mm，上下两侧设有螺纹孔21。螺栓23的外螺纹与安装孔11和螺纹孔21的内螺纹匹配，将浓度传感器2固定于防护管1内。浓度传感器2包括依次连接的检测单元、微处理单元和传输单元，检测单元检测瓦斯浓度信息，微处理单元将检测的瓦斯浓度信息转化为电信号，通过传输单元输入至线缆5，进而传输给瓦斯浓度采集主机6，检测单元可检测的瓦斯浓度范围在0～5000ppm，检测精度高。瓦斯浓度采集主机6包括一瓦斯浓度实时检测模块，该模块具体包括瓦斯浓度监测子模块、处理子模块、存储子模块和传输子模块，瓦斯浓度监测子模块实时监测瓦斯浓度信息的电信号并将电信号转换为数字信号，处理子模块将瓦斯浓度信息进行分类处理并传送至存储子模块存储，存储子模块为容量大于等于1TB的大容量存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，包括一瓦斯浓度采集主机、一采集仪和若干浓度传感器，该瓦斯浓度采集主机通过线缆与浓度传感器连接，通过无线与采集仪连接，包括一瓦斯浓度实时监测模块；每一浓度传感器均固定于一防护管内，检测瓦斯浓度信息并生成电信号，通过线缆将该电信号发送给瓦斯浓度采集主机；该采集仪通过无线与计算机连接。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，包括一瓦斯浓度采集主机、一采集仪和若干浓度传感器，该瓦斯浓度采集主机通过线缆与浓度传感器连接，通过无线与采集仪连接，包括一瓦斯浓度实时监测模块；每一浓度传感器均固定于一防护管内，检测瓦斯浓度信息并生成电信号，通过线缆将该电信号发送给瓦斯浓度采集主机；该采集仪通过无线与计算机连接。2.根据权利要求1所述的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，所述防护管为筒状，两端封闭，侧壁上开有多个孔洞。3.根据权利要求1或2所述的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，所述防护管的侧壁中部相对两侧设有两个安装孔，所述浓度传感器的外壳上设有与两个安装孔对应的两个螺纹孔，通过螺栓将安装孔和螺纹孔对应连接，以使浓度传感器固定连接于防护管内。4.根据权利要求1所述的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，所述防护管为超硬铝合金。5.根据权利要求1所述的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，所述浓度传感器为2至8个，相互之间并联；所述瓦斯浓度采集主机为8通道，连接不多于8个的浓度传感器。6.根据权利要求1所述的一种钻孔不同深度的瓦斯浓度实时监测系统，其特征在于，所述浓度传感器检测的瓦斯浓度范围为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕有厂，王满，高明忠，张晋京，王英伟，张茹，孙矩正，李安强，陈召繁，贾哲强，王玉杰，汪文勇，寇建新，刘强，胡金红，余伟伟，郭相斌，
申请(专利权)人：中国平煤神马能源化工集团有限责任公司，平顶山天安煤业股份有限公司，四川大学，
类型：新型
国别省市：河南,41