具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-12所示，本发明一实施例提供的矿用监测设备，包括气相色谱仪1、井下气体传输机构2和气路切换机构3。

井下气体传输机构2包括保护管21、设置在保护管21上的多个进气头22和处于保护管21内的多条气体输送管23，其中每个进气头22与一条气体输送管23连接。

气路切换机构3包括有具有排气口311的箱体31、设置在箱体31中的固定盘32、设置在箱体31中的转动盘33和设置在箱体31中且用于驱动转动盘33转动的驱动机构36。

固定盘32上设置有多个固定盘通气孔321，每条气体输送管23与一个固定盘通气孔321连接。

转动盘33上设置有一个转动盘通气孔331和多个转动盘排气孔332。

其中，当转动盘通气孔331与其中一个固定盘通气孔321对接连通时，其余的每个固定盘通气孔321都分别与一个转动盘排气孔332对接连通。

转动盘33的转动盘转轴34上设置有转轴气道341，转动盘33中设置有连通转轴气道341与转动盘通气孔331的转动盘气道333。

转动盘转轴34的端部设置有密封端盖35，气相色谱仪1通过第一通气管道11与转轴气道341连通，第一通气管道11上具有第一阀门12。

本发明实施例提供的矿用监测设备主要用于对采空区中的气体进行监测及分析。

矿用监测设备包括有气相色谱仪1、井下气体传输机构2和气路切换机构3。

气相色谱仪1是利用色谱分离技术和检测技术，对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的仪器。

井下气体传输机构2用于布置在工作面100两侧的回风巷道101和/或运输巷道102中，以向采空区200延伸，使得进气头22可以布置在采空区200中收集气体。

井下气体传输机构2包括有保护管21、多个进气头22和多条气体输送管23。

保护管21为金属管，起到保护作用。多个进气头22间隔地安装在保护管21上，多条气体输送管23处于保护管21中，每个进气头22与一条气体输送管23连接，使得各个监测点的进气头22的气体相互独立传输。

气路切换机构3布置在气相色谱仪1与井下气体传输机构2之间，用于实现气路切换，使得每次仅有一个进气头22的气体传输给气相色谱仪1进行分析。

气路切换机构3包括有箱体31、固定盘32、转动盘33和驱动机构36。

箱体31中具有空腔，箱体31上具有与空腔连通的排气口311。

固定盘32固定安装在箱体31中，固定盘32上具有多个贯通的固定盘通气孔321。多个固定盘通气孔321沿着周向均布在固定盘32上。

固定盘通气孔321的数量与进气头22的数量对应，每个进气头22通过一条气体输送管23与一个固定盘通气孔321连接，每个进气头22收集的气体可经一个固定盘通气孔321向气相色谱仪1提供。

转动盘33处于箱体31中，转动盘33的转动盘转轴34可转动地安装在箱体31上，转动盘转轴34的一端伸出于箱体31的外侧。转动盘33与转动盘转轴34一体转动。转动盘转轴34可通过轴承安装在箱体31上。

转动盘33上具有一个转动盘通气孔331和多个转动盘排气孔332。一个转动盘通气孔331和多个转动盘排气孔332沿着周向均布在转动盘33上。

转动盘通气孔331及转动盘排气孔332数量与固定盘通气孔321的数量相等。

转动盘通气孔331为设置在转动盘33上的盲孔。转动盘排气孔332贯通转动盘33，其与箱体31的空腔连通。

转动盘33中具有转动盘气道333，转动盘转轴34中具有转轴气道341。转动盘气道333连通在转动盘通气孔331与转轴气道341之间。转动盘转轴34朝向固定盘32的一端为密封端，其处于箱体31外侧的一端设置有密封端盖35，密封端盖35上设置有第一接头351。气相色谱仪1通过第一通气管道11与第一接头351连接。

驱动机构36处于箱体31中，其输出端与转动盘33或转动盘转轴34连接，用于驱动转动盘33转动。

驱动机构36每次驱动都会带动转动盘33转过角度α。假如，固定盘通气孔321的数量为n，n为≥3的自然数，则α＝360°/n。固定盘32与转动盘33同轴布置。固定盘通气孔321、转动盘通气孔331及转动盘排气孔332的半径相等，半径都为r。固定盘通气孔321的中心与固定盘32的中心之间的距离、转动盘通气孔331的中心与转动盘33的中心之间的距离及转动盘排气孔332的中心与转动盘33的中心之间的距离分别相等，距离分别为R。

每当驱动机构36驱动一次，转动盘通气孔331与其中一个固定盘通气孔321对接连通，其余的每个固定盘通气孔321都分别与一个转动盘排气孔332对接连通。每次只有一个进气头22收集的气体经气体输送管23、固定盘通气孔321、转动盘气道333、转轴气道341和第一通气管道11提供给气相色谱仪1进行分析。其余的进气头22收集的气体经相应的气体输送管23、固定盘通气孔321、转动盘排气孔332和排气口311排出。

气相色谱仪1可以将气体分析的数据传输给控制处理设备5进行处理和存储。控制处理设备5可以为计算机。根据需要，可以在控制处理设备5中预设氧气含量的警戒值，当从气相色谱仪1传来的数据，其氧气含量超过警戒值时，则向施工人员发出警示，包括信息警示和声音警示等，表示采空区具有煤炭自燃的风险，需要对采空区进行防漏风作业和开始防灭火准备工作。

驱动机构36可以通过控制处理设备5进行控制，驱动机构36中具有控制器，控制处理设备5与驱动机构36中的控制器通信连接，可以根据用户设定向控制器发出信号，驱动机构36自动驱动转动盘33转动，实现气路切换，无需人工切换气路，方便操作。

密封端盖35与转动盘转轴34的端部之间设置有密封环或密封圈，密封端盖35可以相对于转动盘转轴34转动，在转动盘转轴34与转动盘33一体转动时，密封端盖35可以保持不转动，从而其上面的第一接头351也不转动，第一通气管道11不需要随着转动盘33转动，方便管道的连接。

在其中一个实施例中，如图4-5所示，转动盘通气孔331和每个转动盘排气孔332上都设置有能够与固定盘通气孔321对接和分离的伸缩对接装置37。

通过设置伸缩对接装置37可以确保转动盘通气孔331和转动盘排气孔332都能够与固定盘通气孔321对接。伸缩对接装置37可以通过控制处理设备5控制实现自动控制。

在其中一个实施例中，如图7所示，伸缩对接装置37包括固定安装在转动盘33上固定套筒371和与固定套筒371滑动连接的滑动套筒372。

固定套筒371与滑动套筒372之间设置有用于驱动滑动套筒372伸缩的活塞373。

根据需要，可以在滑动套筒372的端部设置密封圈以对固定盘通气孔321密封对接。

每个活塞373都具有控制器，控制处理设备5与活塞373中的控制器通信连接，可以根据用户设定向控制器发出信号，活塞373自动驱动滑动套筒372伸缩，无需人工对接分离操作，方便操作。

在其中一个实施例中，如图4-5和图9-10所示，驱动机构36包括步进电机361和传动齿轮362。

传动齿轮362的齿轮转轴363通过支架364安装在箱体31中。

步进电机361的输出轴与齿轮转轴363连接。

转动盘33的外周面上设置有转动盘齿轮334，转动盘齿轮334与传动齿轮362啮合。

传动齿轮362与转动盘齿轮334的传动比为K，可以根据实际需要，预先设定步进电机361每次转动的角度为α/K，确保步进电机361每转动依次使得转动盘33转动α。

在其中一个实施例中，如图1-2所示，保护管21包括有用于布置在巷道中的主管211和用于放置在采空区200中的副管212，副管212与主管211连接呈L形。进气头22安装在副管212上。

主管211用于布置在巷道中，例如布置在回风巷道101和/或运输巷道102中。副管212用于布置在采空区200中。副管212与主管211一体成型为L形，进气头22安装在副管212上，方便布置和对采空区200中的气体进行收集。

可以根据实际监测点的位置，预先在副管212上设置好各进气头22的位置。

在其中一个实施例中，如图2-3所示，进气头22包括有进气端221和与进气端221连接的连接端222。连接端222处于副管212中，气体输送管23与连接端222连接。进气端221处于副管212的外侧，进气端221上设置有多个进气口223。

根据需要，可以在进气口223上设置滤网，避免杂物进入。

在其中一个实施例中，如图3所示，进气端222呈球形，结构强度高，可以布置的进气口223多，例如采集采空区200中的气体。

在其中一个实施例中，如图1所示，矿用监测设备包括两套井下气体传输机构2、两套气路切换机构3和一台压差测量仪4。

每套气路切换机构3都配置在气相色谱仪1与一套井下气体传输机构2之间。

气相色谱仪1通过两条第一通道管道11与两套气路切换机构3中的转轴气道341连通。

压差测量仪4的两个气体输入端40分别通过一条第二通气管道41与两套气路切换机构3中的转轴气道341连通，第二通气管道41上设置有第二阀门42。

本实施例中，通过压差测量仪4可以测出两套井下气体传输机构2中的每两个监测点处的气压差，以供操作人员了解采空区的气压或能位分布。压差测量仪4可以将每两个监测点处的气压差传输给控制处理设备5进行处理和存储。

根据需要，可以在控制处理设备5中预设有气压差的临界值，当从压差测量仪4传来的数据，其中两个或多个监测点之间的气压差超过临界值时，则向施工人员发出警示，包括信息警示和声音警示等，表示需要对采空区进行防漏风作业。

本发明实施例提供的一种采空区气体监测方法，采用前述任一实施例的矿用监测设备，其包括如下步骤：

S01：预先布置好气相色谱仪1、井下气体传输机构2和气路切换机构3，使得进气头22处于采空区200中。

S02：每天定时对每个进气头22传输来的气体都通过气相色谱仪1进行监测分析，通过驱动机构36驱动转动盘33转动以实现气路切换。

S03：气相色谱仪1将气体数据传输给控制处理设备5，控制处理设备5对每个进气头22每天的气体数据进行处理和存储。

在控制处理设备5中预设有氧气含量的警戒值，当从气相色谱仪1传来的数据，其氧气含量超过警戒值时，则向施工人员发出警示，包括信息警示和声音警示等，表示采空区具有煤炭自燃的风险，需要对采空区进行防漏风作业和开始防灭火准备工作。

在其中一个实施例中，采空区气体监测方法还包括如下步骤：

每天都定时通过压差测量仪4来监测两套气路切换机构2中两个进气头22传来的气体的气压差，并将气压差传输给控制处理设备5，控制处理设备5对每两个进气头22每天的气压差进行处理和存储。

在控制处理设备5中预设有气压差的临界值，当从压差测量仪4传来的数据，其中两个或多个监测点之间的气压差超过临界值时，则向施工人员发出警示，包括信息警示和声音警示等，表示需要对采空区进行防漏风作业。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。