一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统技术方案

本发明专利技术提供一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统，方法包括：每一测点设置一个矿用粉尘采样器，采样开始后，根据综采面内的风向，首先启动最上游测点的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集，之后根据综采面风向依次启动后续测点处的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集；采样结束后，取出每一矿用粉尘采样装置中的滤膜并得到每一滤膜的当前质量，根据每一滤膜的当前质量和初始质量得到每一滤膜的质量变化值；进而得到当前采样周期内每一测点的粉尘浓度与时间的对应关系；重复上述步骤，得到每一测点的粉尘浓度随时间变化的关系，进而得到综采面的粉尘时空分布结果。通过上述方案能够获得综采面内任意位置处粉尘浓度随时间演化的规律。

A detection method and system of dust distribution in time and space of fully mechanized coal face

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统
本专利技术涉及粉尘浓度探测
，尤其涉及一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统。
技术介绍
煤炭资源一直是各国重要的能源，特别是中国目前唯一可以依赖和控制的战略能源，煤炭开采的机械化程度越来越高，产生的粉尘量也随之增大，尤其是综合机械化采煤面，简称综采面，是煤矿粉尘的主要来源之一。一方面，煤尘污染的作业环境严重危害工人的身体健康，长期吸入粉尘可引起肺部病变，造成尘肺病；另一方面，粉尘浓度过高影响采煤机械工作的安全性能，大量悬浮的粉尘也是造成煤矿粉尘爆炸的主要原因之一。随着我国煤矿生产规模的继续扩大，粉尘安全隐患和职业健康问题将变得更为严重。矿井下的环境复杂，降尘工作的开展存在巨大的困难，通过对综采面粉尘浓度进行准确探测，有助于实现对综采面粉尘浓度分布进行全面的掌握。再通过分析综采面煤尘的产生及运移规律，确定降尘喷雾粒径和喷雾量的大小，找到最优的喷雾位置，达到高效降尘的目的，确保从业人员的生命健康，预防事故的发生。按照最新版国家煤矿安全规程要求，作业场所空气中粉尘测定：综采面煤尘浓度的探测是利用粉尘浓度采样器对综采面采煤机回风侧10m-15m处、司机工作地点、转载点回风巷5m-10m、工作面回风巷距工作面端头15m-20m处的粉尘浓度进行采样测量。这样的采样方法可以反映采样点的粉尘浓度情况，但是无法反映综采面上粉尘的运移演化规律，难以判断粉尘在综采面上的时空不均匀分布特点，存在相当的局限性，专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，上述问题所存在的原因主要是：(1)现有采样是在随风流方向横截面上选取一个采样点的布置，难以反映横截面上粉尘在空间上不均匀的特点；(2)在沿风流方向，不同距离采样点所获取的数据之间没有时空关联，所得采样数据只反映了测量位置处粉尘的平均浓度，无法体现粉尘在综采工作面内随风流的扩散演化情况。因此依据现有测量方法获得的综采工作面粉尘浓度数据具有相当的局限性，只能从一定程度上帮助工作人员了解综采工作面上特定时间特定位置处的粉尘浓度，无法反映粉尘在综采面上的时空分布情况，也无法反演综采面上粉尘在重力、风流等作用下的扩散、衍化、运移规律。基于此，亟需对现有技术中的粉尘监测方法进行改进。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统，解决现有技术中粉尘探测方法具有局限性的技术问题，采用本专利技术提供的方案能够实现全面掌握粉尘在综采面空间上时空分布以及运移规律，是对煤矿综采面粉尘进行科学、有效治理的重要基础。为此，本专利技术提供一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，包括如下步骤：A：选取多张滤膜，得到每一滤膜的初始质量，每一滤膜被配置一特定编号后分别设置于不同的粉尘采样器中得到多个矿用粉尘采样器；B：沿综采面长度方向选取多个测点，每一测点设置一个矿用粉尘采样器，记录每一滤膜的特定编号与其所在测点的对应关系；C：采样开始后，根据综采面内的风向，首先启动最上游测点的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集，之后根据综采面风向依次启动后续测点处的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集；D：采样结束后，取出每一矿用粉尘采样装置中的滤膜并得到每一滤膜的当前质量，根据每一滤膜的当前质量和初始质量得到每一滤膜的质量变化值；E：根据采样时长、每一滤膜的特定编号与其所在测点的对应关系以及每一滤膜的质量变化值，得到当前采样周期内每一测点的粉尘浓度与时间的对应关系；F：重复上述步骤A-E，得到每一测点的粉尘浓度随时间变化的关系，进而得到综采面的粉尘时空分布结果。可选地，上述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法中：在步骤B中：其中至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面破碎机转载点处，至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的前方、至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的后方以及至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面回风巷处；在步骤C中：首先启动位于所述综采面破碎机转载点处的矿用粉尘采样器。可选地，上述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法中：在步骤B中：其中至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面破碎机转载点回风侧5m-10m处，至少两组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的前方、至少两组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的后方，至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面回风巷距工作面端头15m-20m处；其中，位于综采面采煤机前方和后方的矿用粉尘采样器之间的间隔距离相等。可选地，上述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法中：在步骤C中：根据综采面风速以及不同测点之间的距离确定不同矿用粉尘采样器的开启时间间隔，根据开启时间间隔依次启动后续测点处的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集。可选地，上述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法中：相邻矿用粉尘采样器之间的启动间隔tni＝lni/v，n＝1,2,3…；其中，其中tni为第n个矿用粉尘采样器开启时间与第i个矿用粉尘采样器开启时间之间的时间间隔；lni为第n个矿用粉尘采样器与第i个矿用粉尘采样器之间的间隔距离，v为综采面风速。可选地，上述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法中：在步骤A中：选取的滤膜为清洁状态下的空白滤膜。可选地，上述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法中：在步骤F中，根据每一测点的粉尘浓度随时间变化的关系，得到粉尘浓度与风速和距离之间的关系，进而得到综采面任意位置的粉尘浓度随时间变化的关系形成综采面粉尘时空分布结果。本专利技术还提供一种用于实现以上任一项所述煤矿综采面粉尘时空分布探测方法的探测系统，包括粉尘采样器、天平、滤膜、风速表和测距尺和控制器；其中：所述滤膜设置于所述粉尘采样器内以得到矿用粉尘采样器；所述天平用于测量所述滤膜的初始质量和当前质量；所述风速表用于测量综采面风速；所述测距尺用于测量不同矿用粉尘采样器之间的距离；所述控制器用于接收综采面风速和不同矿用粉尘采样器之间的距离，根据预设采样周期依次启动不同测点上的矿用粉尘采样器；所述控制器还用于接收每一测点的粉尘浓度随时间变化的关系生成综采面粉尘浓度时空分布图形。可选地，上述的探测系统中，所述粉尘采样器包括伸缩杆和采样部，其中：所述伸缩杆包括多节嵌套连接的管体，且相邻两管体之间设置弹性卡接部；所述采样部设置于所述伸缩杆的顶端，所述采样部包括滤膜夹持件，所述滤膜夹持件包括相对设置的第一边框和第二边框，且第一边框和第二边框之间通过弹性件连接，所述滤膜设置于所述第一边框和所述第二边框之间得到所述矿用粉尘采样器。可选地，上述的探测系统中，所述采样部还包括：壳体，所述壳体用于将所述滤膜夹持部和所述滤膜封装于其内部；所述壳体配置有电控开合部，所述电控开合部的被控端与所述控制器的输出端连接，所述控制器控制所述电控开合部打开时所述滤膜被展露在外则所述矿用粉尘采样器开始采样。本专利技术提供的上述技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：本专利技术提供的煤矿综本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，其特征在于，包括如下步骤：/nA：选取多张滤膜，得到每一滤膜的初始质量，每一滤膜被配置一特定编号后分别设置于不同的粉尘采样器中得到多个矿用粉尘采样器；/nB：沿综采面长度方向选取多个测点，每一测点设置一个矿用粉尘采样器，记录每一滤膜的特定编号与其所在测点的对应关系；/nC：采样开始后，根据综采面内的风向，首先启动最上游测点的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集，之后根据综采面风向依次启动后续测点处的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集；/nD：采样结束后，取出每一矿用粉尘采样装置中的滤膜并得到每一滤膜的当前质量，根据每一滤膜的当前质量和初始质量得到每一滤膜的质量变化值；/nE：根据采样时长、每一滤膜的特定编号与其所在测点的对应关系以及每一滤膜的质量变化值，得到当前采样周期内每一测点的粉尘浓度与时间的对应关系；/nF：重复上述步骤A-E，得到每一测点的粉尘浓度随时间变化的关系，进而得到综采面的粉尘时空分布结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
A：选取多张滤膜，得到每一滤膜的初始质量，每一滤膜被配置一特定编号后分别设置于不同的粉尘采样器中得到多个矿用粉尘采样器；
B：沿综采面长度方向选取多个测点，每一测点设置一个矿用粉尘采样器，记录每一滤膜的特定编号与其所在测点的对应关系；
C：采样开始后，根据综采面内的风向，首先启动最上游测点的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集，之后根据综采面风向依次启动后续测点处的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集；
D：采样结束后，取出每一矿用粉尘采样装置中的滤膜并得到每一滤膜的当前质量，根据每一滤膜的当前质量和初始质量得到每一滤膜的质量变化值；
E：根据采样时长、每一滤膜的特定编号与其所在测点的对应关系以及每一滤膜的质量变化值，得到当前采样周期内每一测点的粉尘浓度与时间的对应关系；
F：重复上述步骤A-E，得到每一测点的粉尘浓度随时间变化的关系，进而得到综采面的粉尘时空分布结果。


2.根据权利要求1所述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，其特征在于：
在步骤B中：其中至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面破碎机转载点处，至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的前方、至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的后方以及至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面回风巷处；
在步骤C中：首先启动位于所述综采面破碎机转载点处的矿用粉尘采样器。


3.根据权利要求2所述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，其特征在于：
在步骤B中：其中至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面破碎机转载点回风侧5m-10m处，至少两组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的前方、至少两组矿用粉尘采样器设置于综采面采煤机的后方，至少一组矿用粉尘采样器设置于综采面回风巷距工作面端头15m-20m处；其中，位于综采面采煤机前方和后方的矿用粉尘采样器之间的间隔距离相等。


4.根据权利要求3所述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，其特征在于：
在步骤C中：根据综采面风速以及不同测点之间的距离确定不同矿用粉尘采样器的开启时间间隔，根据开启时间间隔依次启动后续测点处的矿用粉尘采样器对测点粉尘进行采集。


5.根据权利要求4所述的煤矿综采面粉尘时空分布探测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊哲，赵美成，房雪明，徐锐，祝文军，陈本良，江丙友，任波，安世岗，李鹏，常庭豪，王志峰，余国峰，袁亮，
申请(专利权)人：神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61