一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置及方法与流程

本发明涉及煤矿安全检测，尤其是涉及一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置及方法。

背景技术：

1、在煤矿井下开采作业中，隐蔽工作面通常指未履行审批报备程序、私自设置的非法采煤作业面，此类工作面多采用密闭墙进行遮挡封闭，其作业过程中产生的瓦斯易通过密闭墙逸散，存在瓦斯爆炸、人员中毒等重大安全隐患，因此需对井下密闭墙周边进行持续检测，以实现隐蔽工作面的精准辨识。

2、当前针对非法隐蔽工作面的排查，现有技术主要依赖人工视觉观察、单一气体浓度检测或简单距离测量等方式。但现有技术在实际应用中存在以下缺陷与不足：

3、第一，难以辨识伪密闭墙：非法开采者修筑的伪密闭墙与合规密闭墙从表面外观上高度一致，仅通过人工视觉观察无法准确区分，导致隐蔽工作面难以被发现，留下重大安全隐患。

4、第二，检测指标单一，误判率高：现有技术仅依赖单一指标（如气体浓度或距离）进行判断，未形成多指标协同检测逻辑。例如，仅检测到甲烷浓度升高时，无法区分是密闭墙后存在隐蔽工作面，还是单纯的气体泄漏；仅测量巷道距离时，无法关联气体浓度变化判断墙体真伪。

5、第三，适应性差：矿井下巷道环境复杂，检查人员行走路线难以保证绝对直线，现有单一测距设备无法应对非直线行走场景下的距离测量需求，导致测量数据不准确，影响判断结果。

6、第四，操作繁琐，效率低下：现有技术需通过多种独立设备分别进行视觉观察、气体检测、距离测量，再由检查人员人工整合数据进行判断，操作流程繁琐，数据整合难度大，检测效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置及方法，多指标协同检测，辨识准确性高：创新性地结合“距离测量”与“甲烷浓度检测”双核心指标，通过l1+l2与巷道总宽度l的关系及甲烷浓度变化的协同分析，从物理结构和气体泄漏两个维度判断密闭墙真伪及隐蔽工作面存在性，彻底解决单一指标检测的误判问题；适应复杂操作场景：装置两侧均布置测距仪，即使检查人员行走路线非直线，仍能通过l1+l2的实时测量准确反映巷道横向尺寸关系，突破传统单一测距设备对行走路线的限制；集成化设计，操作便捷：将测距、浓度检测、数据显示、模式切换等功能集成于一体，采用手持握把和旋转轴设计，便于检查人员移动操作和方向调整；数据可视化，直观高效：检测数据显示屏实时同步显示距离数据、浓度数据及最终判断结果，无需人工整合分析，降低检查人员工作强度，提升检测效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置及方法，包括甲烷检测阵列、测距仪和控制模块，所述测距仪分别布置于装置左右两侧，所述甲烷检测阵列设置于装置朝向密闭墙的一侧，所述控制模块分别与所述甲烷检测阵列、两侧测距仪信号连接，还包括检测数据显示屏，与所述控制模块电连接，用于实时显示l1、l2距离数据、甲烷浓度数据及辨识结果。

3、优选的，还包括电源键、切换键和归零键，所述切换键用于切换巷道距离测量模式和甲烷浓度检测模式，所述归零键用于在每次检测前对测距仪和甲烷检测阵列进行调零校准。

4、一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置，还包括旋转轴和手持握把，所述旋转轴连接装置主体与手持握把，可实现装置主体360°旋转，方便调整甲烷检测阵列和测距仪的检测方向，所述手持握把采用人体工学设计，便于检查人员在矿井下手持装置移动。

5、一种煤矿井下隐蔽工作面辨识方法，包括以下步骤：

6、s1前期准备：检查装置电源是否充足，通过归零键对测距仪和甲烷检测阵列进行调零校准；获取检测巷道的总宽度l，可通过装置在巷道无遮挡区域测量装置与巷道两侧壁之间的距离l1+l2确定，或采用矿井已有巷道尺寸数据；

7、s2设备调试：检查人员手持握把，通过旋转轴调整装置方向，使甲烷检测阵列朝向待检测的密闭墙一侧；通过切换键启动距离与浓度同步检测模式；

8、s3移动检测：检查人员携带装置在巷道断面内沿密闭墙方向缓慢移动，装置两侧的测距仪实时测量l1和l2并传输至控制模块，甲烷检测阵列实时检测甲烷浓度并传输至控制模块，检测数据显示屏同步显示l1、l2及甲烷浓度数值；

9、s4数据判断：控制模块根据接收的实时数据进行分析判断：若l1+l2≈l，且甲烷浓度与巷道背景浓度一致，则判断待检测区域无密闭墙；若l1+l2>l，且甲烷浓度高于巷道背景浓度预设阈值，则判断待检测区域存在合规密闭墙，且墙后无隐蔽工作面；若l1+l2≈l，且甲烷浓度高于巷道背景浓度预设阈值，则判断待检测区域存在伪密闭墙，且墙后存在隐蔽工作面；

10、s5结果输出：检测数据显示屏显示最终判断结果，完成隐蔽工作面辨识。

11、优选的，s3中，检查人员行走速度控制在0.5m/s-1m/s，确保检测数据的连续性和准确性。

12、优选的，s4中，甲烷浓度显著升高的判断标准为检测值高于巷道背景浓度预设阈值，所述阈值根据待测区域的井下地质条件、通风条件进行现场手动校准。

13、优选的，装置工作环境温度范围为-10℃至40℃，相对湿度≤95%，适用于矿井下通风良好、无剧烈粉尘遮挡的巷道环境。

14、因此，本发明采用上述一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置及方法，有效解决伪密闭墙难以辨识的行业难题，精准发现矿井下隐蔽工作面，从源头消除非法开采带来的瓦斯爆炸、顶板坍塌等安全隐患，保障矿井生产安全及检查人员人身安全；简化隐蔽工作面排查流程，缩短检测时间，降低人力、设备投入成本；为矿井安全检查提供一种标准化、精准化的检测方案，推动矿井安全检测技术的升级，为监管部门开展非法开采排查工作提供可靠技术支撑。

15、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置，其特征在于：包括电源键、切换键、归零键、旋转轴、手持握把、检测数据显示屏、甲烷检测阵列和测距仪，所述测距仪分别布置于装置左右两侧，所述甲烷检测阵列设置于装置朝向密闭墙的一侧，所述旋转轴连接装置主体与手持握把，实现装置主体360°旋转；

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置，其特征在于：所述切换键与控制模块电连接，用于切换装置的工作模式，包括巷道距离测量模式和甲烷浓度检测模式；

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下隐蔽工作面辨识的装置，其特征在于：所述测距仪的测量范围为0.5m-50m，测量精度±0.01m；所述甲烷检测阵列的检测范围为0-100%lel，检测精度±0.1%lel；装置配备可充电锂电池作为电源。

4.一种煤矿井下隐蔽工作面辨识方法，基于权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下隐蔽工作面辨识方法，其特征在于：所述s3中，检查人员行走速度控制在0.5m/s-1m/s，确保检测数据的连续性和准确性。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下隐蔽工作面辨识方法，其特征在于：所述s4中，甲烷浓度显著升高的判断标准为检测值高于巷道背景浓度预设阈值，所述阈值根据待测区域的井下地质条件、通风条件进行现场手动校准。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿井下隐蔽工作面辨识方法，其特征在于：装置工作环境温度范围为-10℃至40℃，相对湿度≤95%，适用于矿井下通风良好、无剧烈粉尘遮挡的巷道环境。