专利名称：氡浓度瓦斯突出预测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿瓦斯突出预测仪，本瓦斯突出预测仪直接在煤矿井下对矿井空气中的氡浓度进行监测，通过对氡浓度变化趋势的分析判断瓦斯突出的危险性。
背景技术：
瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象，也是威胁煤矿井下安全生产最严重的灾害之一。对瓦斯突出进行预测，就是利用突出前的各种征兆，建立各种征兆与突出孕育和启动的关系，在突出发生前提出预警。突出预测包括接触式与非接触式两大类，我国现行《防治煤与瓦斯突出细则》中规定的综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法等预测方法均为接触式预测方法，这类方法需占用采掘作业时间和空间，工程量很大，预测作业时间也较长，对煤炭生产有很大的影响，预测所需费用也较高。从未来发展看，动态连续不接触式预测必将代替现有静态接触式方法。动态连续不接触式预测的方法有:(I)利用声发射技术进行煤与瓦斯突出危险性预测；(2)利用无线电波透视探测技术进行煤与瓦斯突出危险性预测；(3)利用煤层温度变化法进行煤与瓦斯突出危险预测；(4)利用电磁辐射强度进行煤与瓦斯突出危险性预测；(5)利用微震技术进行煤与瓦斯突出危险性预测；(6)瓦斯涌出动态指标等。但上述方法的监测数据，往往与生产过程和机电设备运行过程中的信号属同类数据，因此，存在很大的数据噪声，消除数据噪声时可能将有效数据删除，造成预测准确性下降。煤矿井下本身具有一定的氡含量，正常生产时，氡浓度较为稳定，遇有特殊条件时会出现浓度异常现象，该异常现象主要是与煤岩破裂相关，因此由氡浓度的异常即可以判断周边环境发生了岩体破裂事件，而岩体破裂是煤与瓦斯突出发生的必经阶段。另外，遇有断裂区、褶皱、煤厚剧烈变化、尖灭、断层等均会在氡浓度指标有所体现，大量实践证明，煤与瓦斯突出往往发生在上述地质构造变化区域，因此，氡浓度是反映煤与瓦斯突出危险性的敏感指标，并且生产过程和机电设备运行过程均不会造成氡浓度变化，通过氡浓度对煤与瓦斯突出危险性进行预测是合理的。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述其他动态连续不接触式预测技术的不足，提供一种连续式、非接触、无噪声，可在煤矿井下直接使用，有效提高预测精度的瓦斯突出预测仪。为实现本实用新型的目的，本实用新型所采取的技术方案为:基于氡浓度的瓦斯突出预测仪，包括为系统供电的电源�？�、氡浓度测定�？�、预报模块和结果显示�？�。氡浓度测定模块和结果显示�？榉直鹩朐け？榱�。所述氡浓度测定�？榘ㄌ讲馄髯艹珊碗迸ǘ仁莶杉聿糠�。探测器总成包括带进气口的气体室，进气口和真空气泵相连，真空气泵接外部气体管路，气体室壁上设脉冲高压发生器，气体室室中心设核辐射半导体探测器，半导体探测器与前置放大器连接，半导体探测器输出电信号由前置放大器初步放大，前置放大器与氡浓度数据采集处理部分连接。氡浓度数据采集处理部分包括依次连接的主放大器、峰值保持器、模拟数字转换器，由模拟数字转换器将模拟信号转为数字信号。所述半导体探测器采用金硅面垒型探测器。所述预报�？榘ㄊ中藕糯砥�(2)和数据存储器(3)，并设有连接上位机的外部串行接口(4)，数字信号处理器(2)与温度传感器(5)、湿度传感器(6)和键盘(7)相连。所述温度传感器采用无源、无储能效应的测温二极管，用铝合金进行封装，所述湿度测量采用电容性湿度传感器，SMD封装，温度传感器、湿度传感器和信号处理电路之间设置安全栅。所述结果显示�？榘ㄒ壕允酒�(15)和报警器(16)。本实用新型工作时，由真空气泵采集矿井空气进入气体室，矿井空气中的氡及氡子体在气体室内放射出α粒子轰击半导体探测器，产生能量信号，氡浓度越高，能量信号越强，根据能量信号的强弱计算出氡浓度的大小。氡浓度测定�？椴舛ǖ降碾迸ǘ韧ü湎呗反け？椋稍は壬瓒ǖ某绦蚨噪迸ǘ仁萁写恚酝咚雇怀龅奈Ｏ招越信卸喜⒋娲⒃怂憬峁Ｔけ？榈募扑憬峁上允灸？橥ü壕允酒飨允荆型怀鑫Ｏ帐保缮獗ň鞅ň�。本实用新型的优点是利用煤岩破裂导致矿井空气中氡浓度相应变化的原理，选用氡浓度作为瓦斯突出的预测参数，避开了机电设备运行中的电磁噪声和声波噪声；采用防爆电路和防爆机箱设计，能直接用于煤矿井下，通过主动真空泵吸方式采集矿井空气，利用脉冲高压电流提高测量精度；结合瓦斯突出自身规律提出合理的预警指标，最终实现对采掘工作面瓦斯突出的准确预测。
附图为本实用新型的结构示意图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。如附图所示，气体室⑶用圆柱型，直径100mm，长度120mm，气体室⑶带有主动泵吸式进气口，进气口和真空气泵(9)相连，真空气泵(9)接外部气体管路(13)，气体室(8)内设脉冲高压发生器(10)，气体室(8)中心设核辐射半导体探测器(11)，半导体探测器(11)长度50mm，半导体探测器(11)与前置放大器(12)连接，前置放大器(12)选用A250型电荷灵敏放大器，前置放大器(12)与数据采集处理部分(14)连接，探测器总成和数据采集处理部分(14)、预报�？楹徒峁允灸？橛煽笥玫缭�(I)供电。通过主动泵吸方式将空气采集到气体室(8)中，气体室(8)中的半导体探测器
(11)测到放射性气体后产生能量信号并转化为电信号，由前置放大器(12)初步放大。电信号通过数据输入接口进入数据采集处理部分，主放大器将信号进一步放大并滤除噪声，峰值保持器由运放、开关保持电容复位电路组成，完成对脉冲的过峰检测和峰值保持，信号进入模拟数字转换器，利用LPC2220片内集成的10位逐次逼近式A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，数字信号进入数字信号处理器(2)，对数字信号进行处理，得到氡浓度值，同步测试空气温度湿度，对氡浓度进行修正，由预先输入的处理程序根据氡浓度的变化作出瓦斯突出的危险性的判断，判断结果在显示器上显示，如果有突出危险，由声光报警器报警。所有数据存储在存储器中，可以拷贝到上位机中查看，也可以插接打印机进行打�。僮髦噶钣杉淌淙搿�
权利要求1.一种氡浓度瓦斯突出预测仪，其特征在于:包括电源(I)，还包括氡浓度测定�？�、预报�？楹徒峁允灸？椋迸ǘ炔舛？楹徒峁允灸？榉直鹩朐け？橄嗔け？榘ㄊ中藕糯砥�(2)和数据存储器(3)，并设有连接上位机的外部串行接口(4)，数字信号处理器(2)与温度传感器(5)、湿度传感器(6)和键盘(7)相连。
2.根据权利要求1所述的瓦斯突出预测仪，其特征在于:氡浓度测定�？榘ㄌ讲馄髯艹珊碗迸ǘ仁莶杉聿糠郑讲馄髯艹砂ㄆ迨�(8)、真空气泵(9)、脉冲高压发生器(10)、半导体探测器(11)和前置放大器(12)，气体室(8)壁上设进气口，进气口和真空气泵(9)相连，真空气泵(9)接外部气体管路(13)，气体室(8)内设脉冲高压发生器(10)，气体室(8)室中心设半导体探测器(11)，脉冲高压发生器(10)与半导体探测器(11)间设分压电阻，半导体探测器(11)与前置放大器(12)连接，前置放大器(12)与氡浓度数据采集处理部分(14)连接，氡浓度数据采集处理部分(14)包括依次连接的主放大器、峰值保持器、模拟数字转换器。
3.根据权利要求2所述的瓦斯突出预测仪，其特征在于:所述半导体探测器(11)采用金硅面垒型探测器。
4.根据权利要求1所述的瓦斯突出预测仪，其特征在于:所述温度传感器采用无源、无储能效应的测温二极管，用铝合金进行封装，所述湿度传感器采用电容性湿度传感器，SMD封装，温度传感器、湿度传感器和信号处理电路之间设置安全栅。
5.根据权利要求1所述的瓦斯突出预测仪，其特征在于:结果显示�？榘ㄒ壕允酒�(15)和报警器(16)。
专利摘要一种氡浓度瓦斯突出预测仪，包括氡浓度测定模块、预报�？�、结果显示�？楹偷缭�。氡浓度测定�？榘ㄌ讲馄髯艹珊碗迸ǘ仁莶杉聿糠�。预报模块对氡浓度数据进行处理，对瓦斯突出的危险性进行判断并存储运算结果。结果显示�？檎故炯扑憬峁⒖煞⒊錾獗ň藕拧１臼涤眯滦偷挠诺闶遣捎梅辣缏泛头辣渖杓疲苤苯佑糜诿嚎缶拢ü鞫婵毡梦绞讲杉澹噪迸ǘ任嗖庵副辏耸菰肷岷贤咚雇怀鲎陨砉媛商岢龊侠淼奈Ｏ招耘芯荩钪帐迪侄圆删蚬ぷ髅嫱咚雇怀鑫Ｏ招缘氖凳绷げ�。
文档编号G01T1/24GK203008971SQ20122059447
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者赵志刚, 谭云亮, 赵同彬, 宋璐璐 申请人:山东科技大学
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