综合监控煤层打钻防灭火装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿设备技术领域，特别是涉及一种综合监控煤层打钻防灭火装置。

背景技术：

煤矿井下打钻过程中，钻孔着火是影响煤矿工人生命安全的重大灾害事故，给国家财产和人民群众生命健康造成巨大损失，给煤矿安全生产工作带来较大的不利影响。

目前，煤矿施工钻孔的排粉方式主要有风排粉、水排粉和自排粉(包括干排粉和在钻孔内适量加水的湿排粉两种类型)三种基本类型。其中：风排粉方式的煤矿施工钻孔工艺容易发生着火事故；干排粉类型的煤矿施工钻孔工艺可能发生钻孔着火事故；水排粉方式和自排粉方式中的湿排粉类型煤矿施工钻孔工艺一般不会发生钻孔着火事故。因此，下面着重对风排粉方式和自排粉方式中的干排粉类型煤矿施工钻孔着火事故的直接原因进行初步分析。

风排粉方式施工钻孔着火事故有以下几种直接原因：

一是钻头或钻杆脱落后仍继续钻进，钻头与钻杆、钻杆与钻杆互相摩擦产生高温，同时由于向钻孔内供风而具备氧气条件，引起煤粉或瓦斯燃烧。

二是发生卡钻、顶钻后继续强行钻进，钻头和煤层摩擦力增大产生高温，同时由于向钻孔内供风而具备氧气条件，引起煤粉或瓦斯燃烧。

三是新旧钻杆或不同型号的钻杆混用，钻杆之间间隙不匹配甚至滑扣，致使钻杆间相互摩擦产生高温，同时由于向钻孔内供风而具备氧气条件，引起煤粉或瓦斯燃烧。

四是钻孔风压降低，造成排粉不净或钻孔内粉量过大，同时由于向钻孔内供风而具备氧气条件，再遇高温，引起煤粉或瓦斯燃烧。

自排方式中的干排粉类型煤矿施工钻孔着火事故的直接原因是：因卡钻或顶钻后继续强行钻进、钻头或钻杆脱落后互相摩擦等原因产生高温，致使钻孔内的高温煤粉、瓦斯或二者的混合物质从钻孔口内排出后，碰到氧气发生燃烧，或者引燃煤矿施工钻孔作业地点的瓦斯或煤粉等可燃物质，从而发生着火事故。

由此可见，预防打钻过程中钻孔着火已成为预防煤矿火灾事故的关键，如何有效预防煤矿打钻着火事故对煤矿安全生产工作具有十分重要的意义。研究煤层自然发火综合防治技术及装备势在必行。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种综合监控煤层打钻防灭火装置。

现在我国煤层着火事故时有发生，有的是打钻引起的、有的是煤体自燃引起的，煤层着火最先检测出来的气体就是一氧化碳气体，然后从钻孔内冒出烟雾出来，一氧化碳气体一旦超限对人的危害是非常大的。所以说煤层打钻一旦起火，一氧化碳传感器报警或者烟雾传感器报警后，现场作业的矿工一般会在第一时间逃离现场，但是现场的火情仍在、火会一直燃烧，会蔓延，会发展，当遇到甲烷气体时还可能会出现二次灾害。那么这种情况下，就急需、必需一套自动灭火处理装置来第一时间知道灾害、第一时间处理灾害情况。

1、因打钻着火都会产生CO气体，在打钻现场安装CO传感器，现场CO气体浓度超限(如设定报警动作浓度为24PPm)发出报警信号，并将信息传至监控分站。利用一氧化碳传感器给出的报警信号，分站主机接收信号，实现对断电器的控制，断电器接收分站主机控制命令，以控制电动球阀断电或者通电，实现自动喷水。

2、因打钻着火都会产生烟雾，在打钻现场安装烟雾传感器，现场烟雾传感器检测出烟雾发出报警信号，并将信息传至监控分站。利用烟雾传感器给出的报警信号，监控分站接收信号，实现对断电器的控制，断电器接收监控分站控制命令，以控制电动球阀断电或者通电，实现自动喷水。

一氧化碳传感器、烟雾传感器及监控分站额定工作电压应与矿井监测监控系统电压相匹配。断电器及电动球阀额定工作电压应与矿井照明系统电压相匹配。监控分站能实现多地点自动喷水装置控制。

当一氧化碳浓度超限或者出现烟雾后，自动喷水，自动停止钻机供风，自动切断钻机电源，自动向钻孔注水。当一氧化碳浓度恢复正常以及现场没有烟雾后，煤层打钻防灭火装置将仍保持喷水、停风、断电、向钻孔内注水状态，只有人工转动旋钮开关后，方能恢复原始状态。

因此，本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种综合监控煤层打钻防灭火装置，包括与地面中心站信号连接的多个监控分站系统，所述监控分站系统包括监控分站、一氧化碳传感器、烟雾传感器、断电器、气阀继电器和水阀继电器，其中，一氧化碳传感器，用于实时检测一氧化碳浓度含量；烟雾传感器，用于实时检测是否有烟雾产生；监控分站，用于实时采集一氧化碳传感器和烟雾传感器的数据，并按照一氧化碳浓度进行判断或是否有烟雾进行判断，并输出判断结果；断电器，用于根据监控分站的判断结果控制气阀继电器和水阀继电器的通电或断电；气阀继电器，用于控制气路电动球阀的闭合和断开；水阀继电器，用于控制水路电动球阀的闭合和断开；所述气阀继电器和水阀继电器为互锁结构。

监控分站具有采集多种制式传感器信号的功能，能够独立进行超限判别和断电，能够准确执行地面中心站发送的各种控制命令，能及时向地面中心站发送采集到的各类数据和状态信号。电动球阀启动开关的电量参数由监控分站及其配套的断电器共同完成，自动巡检，通过扩展工业以太网模块CP343-接入信息化系统设在该处千兆环网交换机上传给地面中心站的远程控制中心。全自动运行，系统的监控分站实时采集一氧化碳传感器和烟雾传感器的数据，按照一氧化碳传感器和烟雾传感器采集数据进行判断，以断电器来控制电动球阀断电或者通电，不需要人工参与。

进一步，由于气阀继电器和水阀继电器是互锁的，因此，所述监控分站系统还包括用于手动解锁的手动开关，所述手动开关连接在气阀继电器和水阀继电器的互锁触点之间。加手动开关是为了让两个继电器不要互锁了，为手动解锁创造条件。

具体的，所述断电器信号控制端与监控分站的信号输出端连接，所述断电器、气阀继电器的线圈、气阀继电器的一组常开触点以及水阀继电器的线圈依次串联后连接在交流电源两端，所述水阀继电器的一组常开触点的一端连接至断电器与交流电源之间的线路上，另一端与手动开关和气阀继电器的一组常开触点依次串联后连接至断电器和气阀继电器的线圈之间的线路上，且所述手动开关和气阀继电器常开触点的公共引出端连接至气阀继电器的常开触点与水阀继电器的线圈之间的线路上。

具体的，所述气阀继电器的一组常闭触点、水阀继电器的一组常闭触点和气路电动球阀串联后形成的支路与所述气阀继电器的一组常开触点、水阀继电器的一组常开触点和水路电动球阀串联后形成的支路并联，且并联后的电路连接在交流电源线之间，所述气阀继电器的常闭触点与常开触点互锁，所述水阀继电器的常闭触点与常开触点互锁。

进一步，还包括钻机，所述水阀继电器的一组常闭触点串接在所述钻机的电源回路上。钻机需要与监控系统联动，因此，利用水阀继电器的一组常闭触点串接在所述钻机的电源回路上，以控制钻机的电源，当检测到一氧化化碳超标或者有烟雾产生时，同时可以切断钻机的电源，使钻机停止工作。

进一步，为了实现监控分站和断电器的防护固定，所述监控分站系统还包括主控箱，所述主控箱包括机箱和盖板，所述机箱内设有多个用于固定监控分站或断电器的固定点，所述盖板上喷涂有阻燃漆。

优选的，每个固定点包括多个内螺纹柱。

进一步，所述主控箱内还设有用于固定监控分站和断电器的卡箍，所述卡箍卡压住监控分站或断电器，端部采用螺钉固定在主控箱上。

进一步，为了保证监控分站的正常工作，所述监控分站系统还包括备用电池，所述备用电池在井下电网断电时能使监控分站维持工作至少2小时。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种综合监控煤层打钻防灭火装置，利用一氧化碳传感器和烟雾传感器给出的报警信号，监控分站接收信号，实现对断电器的控制，断电器接收分站主机控制命令，以控制电动球阀断电或者通电，实现自动喷水，该装置具有自动监测、自动处置灾情，装置集成了检测、报警、处置手段，而且是全自动控制，不用人为操作。在火灾处置上有消灭钻孔火灾，断绝钻孔火灾发生的功能。所以本装置对消除钻孔火灾效率高，同时可以减轻、降低救护队员的现场处置量，且可以进一步保障钻场施工人员安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型最佳实施例的系统原理示意图；

图2是监控分站系统的原理示意图；

图3是监控分站系统的整体电气原理图；

图4是气阀继电器和水阀继电器互锁的电气原理图；

图5是气路电动球阀和水路电动球阀的电气原理图；

图6是钻机电源的电气原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-3所示，本实用新型的一种综合监控煤层打钻防灭火装置，包括与地面中心站信号连接的多个监控分站系统，所述监控分站系统包括监控分站、一氧化碳传感器、烟雾传感器、断电器、气阀继电器和水阀继电器，其中，一氧化碳传感器，用于实时检测一氧化碳浓度含量；烟雾传感器，用于实时检测是否存在烟雾；监控分站，用于实时采集一氧化碳传感器和烟雾传感器的数据，并按照一氧化碳浓度进行判断或是否有烟雾进行判断，并输出判断结果；断电器，用于根据监控分站的判断结果控制气阀继电器和水阀继电器的通电或断电；气阀继电器，用于控制气路电动球阀的闭合和断开；水阀继电器，用于控制水路电动球阀的闭合和断开；所述气阀继电器和水阀继电器为互锁结构。所述监控分站系统还包括用于手动解锁的手动开关，所述手动开关连接在气阀继电器和水阀继电器的互锁触点之间。监控分站上还预留有用于连接其他传感器或器件的接口。

监控分站具有采集多种制式传感器信号的功能，能够独立进行超限判别和断电，能够准确执行地面中心站发送的各种控制命令，能及时向地面中心站发送采集到的各类数据和状态信号。监控分站系统所带电源箱还配有备用电池，备用电池在井下电网断电时，能确保监控分站维持工作至少2小时。

电动球阀启动开关的电量参数由监控分站及其配套的断电器共同完成，自动巡检，通过扩展工业以太网模块CP343-接入信息化系统设在该处千兆环网交换机上传给地面中心站的远程控制中心。全自动运行，系统的监控分站实时采集一氧化碳浓度含量和是否存在烟雾，按照一氧化碳传感器和烟雾传感器采集数据进行判断，以断电器来控制电动球阀断电或者通电，不需要人工参与。

监控分站的电源部分是一个宽电压供电部分，电压等级为DC9V-DC36V，电源电压等级可以调换，本实施例中电源电压为DC24V。

如图4所示，图中供电电源为AC127V，K表示断电器，KM1表示气阀继电器，KM2表示水阀继电器，QB1表示手动开关，所述断电器信号控制端与监控分站的信号输出端连接，所述断电器、气阀继电器的线圈、气阀继电器的一组常开触点以及水阀继电器的线圈依次串联后连接在交流电源两端，所述水阀继电器的一组常开触点的一端连接至断电器与交流电源之间的线路上，另一端与手动开关和气阀继电器的一组常开触点依次串联后连接至断电器和气阀继电器的线圈之间的线路上，且所述手动开关和气阀继电器常开触点的公共引出端连接至气阀继电器的常开触点与水阀继电器的线圈之间的线路上。

当监控分站给断电器高电平时，断电器处于闭合状态，当监控分站给断电器低电平时，断电器处于断开状态，监控分站输出高电平还是低电平取决于一氧化碳传感器和烟雾传感器的检测结果达没达到报警点。如果断电器吸合，气阀继电器的线圈和水阀继电器的线圈都处于一个吸合状态，利用两个继电器的线圈与触点互锁，把两个继电器锁住，即使断电器失电后，两个继电器还是锁住的，但是两个继电器的触点互锁中间必须要加一个手动开关，加手动开关目的是为了让两个继电器不要互锁了，为手动解锁创造条件。

如图5所示，图中供电电源为AC127V，K表示断电器，KM1表示气阀继电器，KM2表示水阀继电器，YM1代表的是气路电动球阀，YM2代表水路电动球阀，两电动球阀必须要有长期供电，在这两个都接通时，电动球阀处于一个闭合状态，如果有电压信号给电动球阀的控制点，电动球阀就由原来的闭合状态变成开通状态。

具体的，所述气阀继电器的一组常闭触点、水阀继电器的一组常闭触点和气路电动球阀串联后形成的支路与所述气阀继电器的一组常开触点、水阀继电器的一组常开触点和水路电动球阀串联后形成的支路并联，且并联后的电路连接在交流电源线之间，所述气阀继电器的常闭触点与常开触点互锁，所述水阀继电器的常闭触点与常开触点互锁。气阀继电器和水阀继电器的触点分别被其各自的线圈控制着，线圈得电常开点变成闭点，常闭点变成开点，电动球阀收到电压信号高电平时电动球阀变成开通状态，低电压时电动球阀变成断开状态。

如图6所示，钻机需要与监控系统联动，因此，利用水阀继电器的一组常闭触点串接在所述钻机的电源回路上，以控制钻机的电源，当检测到一氧化碳浓度超标或者有烟雾产生时，同时可以切断钻机的电源，使钻机停止工作。

所述监控分站系统还包括主控箱，所述主控箱包括机箱和盖板，所述机箱内设有多个用于固定监控分站或断电器的固定点，所述盖板上喷涂有阻燃漆。每个固定点包括多个内螺纹柱，本实施例中每个固定点采用四个矩形分布的内螺纹柱。所述主控箱内还设有用于固定监控分站和断电器的卡箍，所述卡箍卡压住监控分站或断电器，端部采用螺钉固定在主控箱上。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。