一种煤层气安全输送系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种应用在煤矿开采中的井下煤层气(瓦斯)的安全输送系统，在输送管道上沿煤层气输送方向依次设置有监测装置、自动喷粉抑爆装置和阻火装置，自动喷粉抑爆装置连接有控制器，监测装置、控制器的输出端分别通过信息数据总线并经通信接口连接地面的监控系统。该系统随时监测输送管道中的甲烷、一氧化碳、温度、流量等信息，一般发现超限及时报警并传输到地面控制中心，乃至国家安全监测中心。一旦发生火灾时，通过阻火装置、自动喷粉抑爆装置等作用把灾害控制在一定范围内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气安全输送系统
本技术涉及一种煤层气(瓦斯)安全输送系统，具体为应用在煤矿开采中的井下煤层气(瓦斯)的安全输送系统。
技术介绍
井下煤层气(瓦斯)抽采管路中的瓦斯浓度常处与瓦斯爆炸区间范围内，地面永久或井下移动抽采系统在采用湿式抽采泵进行抽采时，对管路内的瓦斯浓度是没有要求的，由于是负压抽采，一般来说瓦斯不可能从管内泄露到管外，而只可能空气从管外进入管内，从而降低瓦斯抽采浓度，尤其是在采掘面上的封孔不严、煤层变动等，造成了大量的空气被抽进管路内，造成的瓦斯浓度的降低。即使巷道内有明火也不会传播到管道内，安全不会有重大影响。但采空区残煤自然发火、煤层钻孔着火，将会使火焰传播进入瓦斯抽采管道，为了防患于未然，强化井下瓦斯抽采系统的安全措施，消除两种不同类型爆炸而引发的危害，在进行低浓度瓦斯抽采及利用时，采取井下灾变预防措施，可将发生的灾变控制在最小范围。在我国由于各个煤矿的地质条件的不同，煤层气(瓦斯)的瓦斯含量是动态变化的，浓度在0.5% -80%之间变化，而浓度进入5% -16%之间时就进入了瓦斯的爆炸范围，这样就存在重大的爆炸隐患，一旦有火源，就会引起连环的爆炸，造成巨大的人员、财产损失，尤其是近两年贵州、山西2个煤矿瓦斯抽采管道发生爆炸，给生命、财产带来巨大的损失，所以国家越来越重视瓦斯抽采管道安全问题。国家在瓦斯矿区提出的“一通三防”是采用先抽瓦斯再开采的方法，解决了瓦斯前期开采的安全；救生舱、避难硐室是保证在灾害发生后使人员的生存得到最大程度的保障，但唯独在系统控制方面是一个空白。目前，现有的煤矿本质型的安全输送系统及设备较少，方式方法单一陈旧，在输送过程中有如下问题:细水雾不能从根本上解决隐患，同时也增加了巷道中水的含量，造成排水困难。避难硐室及救生舱由于间隔距离大，所以在爆炸时不能够及时为矿工遮挡保护，避免灾害发生；且内部氧气存储量较少，只能维持较短时间及较少人员救生。巷道中放置的喷粉装置与感应爆炸火势的火焰传感器距离较近，喷粉装置动作后污染传感器探头。传感器放置于井下，由于环境条件恶劣，传感器缺少必要的防尘防护措施，容易堵塞导致误动作或不动作。传统的阻火器仅仅起到单一阻燃或单一阻爆的作用，无法两者兼顾。迄今为止国内外没有一种适用于煤矿煤层气(瓦斯)的安全输送系统。
技术实现思路
本技术是为克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种煤层气安全输送系统，以实现监测及控制的作用，系统随时监测输送管道中的甲烷、一氧化碳、温度、流量等信息，一般发现超限及时报警并传输到地面控制中心，乃至国家安全监测中心。一旦发生火灾时，通过阻火装置、自动喷粉抑爆装置等作用把灾害控制在一定范围内。本技术的煤层气安全输送系统所采用的技术方案如下:在输送管道上沿煤层气输送方向依次设置有监测装置、自动喷粉抑爆装置和阻火装置，自动喷粉抑爆装置连接有控制器，监测装置、控制器的输出端分别通过信息数据总线并经通信接口连接地面的监控系统。上述的监测装置的输入端分别连接有安装在输送管道的管道甲烷传感器、管道一氧化碳传感器、管道温度传感器、流量传感器，并分别与监测装置电源、环境甲烷传感器和环境一氧化碳传感器相连接。上述的控制器的输入端分别连接有安装在输送管道的紫外线火焰传感器、红外线火焰传感器、温度传感器及爆轰压力传感器，本安电源通过电源线连接控制器；控制器设有4个输出接口和一个级联接口，其中的两个输出接口分别连接一个位于阻火装置两侧的自动喷粉抑爆装置，剩余两个接口可根据客户需要进行串联增加，级联接口可再次连接一个同样的控制器，这样又可增加4个输出接口，即最多可控制8个自动喷粉抑爆装置。上述的阻火装置包括上气流通道和下气流通道两部分，其中，上气流通道中，阻燃阻爆挡板依靠焊接在筒体内壁上的U型支撑架由螺栓安装在内壁四周，防尘滑轨安装在以阻燃阻爆挡板围成的空腔内部，滑块与防尘滑轨配装；平板阀芯为一体式结构，其中间为配重板，左右两侧为楔形圆盘或圆环；平板阀芯的上下左右四处各有一定宽度的平面，该平面上设有螺孔，平板阀芯垂直放置于两根平行的防尘滑轨上，螺栓通过该螺孔将平板阀芯与滑块固定联接，筒体的左右两侧为通气管道；下气流通道由进水管、出水管、排渣阀及分别与两侧的通气管道连接的下支路两侧的水封排水管组成，出水管位于进水管的下部，排渣阀设在筒体的底部，筒体的最下部设有腿式支座；在盖板的内侧设置有快速灭火装置，在盖板的顶部设置有泄压阀；盖板与筒体经螺栓连接在一起。在上述的监测装置的前端设有大水量气水分离装置，该大水量气水分离装置连接有全自动负压排水排渣器，阻火装置的排渣阀也连接有全自动负压排水排渣器。上述的自动喷粉抑爆装置的气体发生器为化学反应产气式发生器或者高压气瓶储气式发生器。上述的自动喷粉抑爆装置的喷头的形状为轮辐式，其底部为倒三角结构；所述的自动喷粉抑爆装置的ABC干粉为超细干粉。上述的阻燃阻爆挡板由阻火波纹带和石棉板依靠上下两块压紧铁片加紧固定而成。上述的监测装置、自动喷粉抑爆装置和阻火装置安装在输送管道的主干道、各分支管路、采区上山下口、井底车场或者地面至井下的立管下口处；所述的信息数据总线传输方式为RS-485协议、FSK协议、CAN协议、无线网、或者以太网中的一种。在煤矿井下的各主干路、分支管路、采区上山下口、井底车场、地面至井下的立管下口等处布置若干个监测装置、自动喷粉抑爆装置、阻火装置，以便将井下的抽采管网划分成区块，使之相互独立，一旦灾变发生即可实现多级的阻火，将灾变控制在最小范围。安全输送系统通过监测装置实时测量管道中的甲烷、一氧化碳、温度、压力、流量、湿度等参数，一旦检测到异常及时发出警报，并通过RS-485协议、FSK协议、CAN协议、无线网、以太网等实时传输到地面的监控中心，地面监控中心再通过以太网、互联网实时传输到国家煤矿安全监测中心。一旦监测到瓦斯着火或者爆炸时，则系统会在毫秒级的时间内通过阻火器装置、自动喷粉抑爆装置进行隔爆、阻爆及灭火，把灾害控制在一定的范围内，从而最大限度的保障人员、财产的安全。本技术的煤层气安全输送系统与现有技术相比，具有以下有益效果:1、填补了国内煤层气(瓦斯)安全输送的空白。2、采用多传感器检测降低误报率、不报率。3、不仅仅监测管道内的参数，也同时监测巷道中各项参数。4、抑爆器采用固体产气装置，不动作时是常压状态，比高压储气罐式更安全可靠。5、在发生层流燃烧或爆燃时都能有效阻断、抑爆，比单一性能的产品更可靠。6、能实时监测、累计各分支管路中的瓦斯的含量及变动、瓦斯的流量及累积量。8、与原有的救生舱或避难硐室相比，成本低，且阻燃阻爆效果明显占优；9、整个系统所用设备及电子电气元器件结构简单，动作迅速，抗干扰能力强。10、全部设备体积小、重量轻、易于搬运，不占用太大空间，在出现紧急情况时便于工人及时撤离。11、通过以太网及RS-485、FSK、CAN总线中任意一种连接将数据输送至地上控制中心，实现及时、快速、同步传导。12、输送管道可阻燃、抗静电，属于本质安全类，避免了因杂质碰撞管壁出现花火而引起的瓦斯爆炸。13、一旦发生爆炸，可以将灾害控制在最小范围内。【附图说明】图1是本技术实施例1的结构示意图。图2是本技术实施例2的结构示意图。图3是自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气安全输送系统，其特征在于，在输送管道(19)上沿煤层气输送方向依次设置有监测装置(18)、自动喷粉抑爆装置(11)和阻火装置(12)，自动喷粉抑爆装置(11)连接有控制器(15)，监测装置(18)、控制器(15)的输出端分别通过信息数据总线(22)并经通信接口(23)连接地面(21)的监控系统(24)。

【技术特征摘要】
1.一种煤层气安全输送系统,其特征在于,在输送管道(19)上沿煤层气输送方向依次设置有监测装置(18)、自动喷粉抑爆装置(11)和阻火装置(12)，自动喷粉抑爆装置(11)连接有控制器(15)，监测装置(18)、控制器(15)的输出端分别通过信息数据总线(22)并经通信接口(23)连接地面(21)的监控系统(24)。2.根据权利要求1所述的煤层气安全输送系统，其特征在于，所述的监测装置(18)的输入端分别连接有安装在输送管道(19)的管道甲烷传感器(3)、管道一氧化碳传感器(4)、管道温度传感器(5)、流量传感器(6)，并分别与监测装置电源(14)、环境甲烷传感器(16)和环境一氧化碳传感器(17)相连接。3.根据权利要求1或2所述的煤层气安全输送系统，其特征在于，所述的控制器(15)的输入端分别连接有安装在输送管道(19)的紫外线火焰传感器I (7)、紫外线火焰传感器11(7')、红外线火 焰传感器I (8)、红外线火焰传感器II (8')、温度传感器I (9)、温度传感器II (9')、爆轰压力传感器I (10)及爆轰压力传感器II (10')，本安电源(13)通过电源线连接控制器(15);控制器(15)设有4个输出接口和一个级联接口，其中的两个输出接口分别连接位于阻火装置(12)两侧的自动喷粉抑爆装置(11、11')，剩余两个接口可根据需要进行串联增加，级联接口可再次连接一个同样的控制器，这样又可增加4个输出接口，SP最多可控制8个自动喷粉抑爆装置。4.根据权利要求3所述的煤层气安全输送系统，其特征在于，所述的阻火装置(12)包括上气流通道和下气流通道两部分，其中， 上气流通道中，阻燃阻爆挡板(44)依靠焊接在筒体(43)内壁上的U型支撑架(48)由螺栓II (56)与螺栓IV(59)安装在内壁四周，防尘滑轨(45)安装在以阻燃阻爆挡板(44)围成的空腔内部，滑块(46)与防尘滑轨(45)配装； 平板阀芯(47)为一体式结构，其中间为配重板(35)，左右两侧为楔形圆盘或圆环1(36)和楔形圆盘或圆环11(36');平板阀芯(47)的上下左右四处各有一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李寿山，徐伟杰，李研，
申请(专利权)人：淄博安益矿用设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：