一种采空区自燃三带测定系统

摘要

本发明公开了一种采空区自燃三带测定系统，包括采空区、工作面、井上通向井下的工作面之间设有的进风巷和回风巷，其特征在于：包括光纤测温模块、热电偶测温模块、第一束管监测模块和第二束管监测模块，进风巷和回风巷内均固定设置有光纤测温模块和第一束管监测模块且均通向工作面，光纤测温模块远离工作面的一端通向井上，热电偶测温模块和第二束管监测模块固定铺设在工作面倾向方向且均通向采空区。此系统可提高井下火灾测定的准确性和效率，可更加全面的测量井下各位置的火灾隐患，极大程度的提高了井下的安全，节省了人工成本，极大幅度的增加了经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于井下防火技术领域，更具体地说，本发明涉及一种采空区自燃三带测定系统。

背景技术

现如今煤炭资源的储量十分丰富，并且煤炭资源的消耗占到化石能源的70％左右。虽然最近提倡各种新能源的推广，但是短期内煤炭仍然是我国的主要能源。煤矿在创造巨大利益同时也带来了许多潜在的危险，重点煤矿中51.3％的煤矿存在自然发火危险，其中采空区自然发火占90％以上，煤矿井下采空区自然发火是威胁矿井安全生产的重要灾害之一。

然而常规的井下预防火灾是通过安排巡查人员进行井下24小时不间歇的换班值班来确定火灾是否发生，以进行及时的防火灭火。此种方法人工成本较大，且预防范围小，准确性低，部分位置人员无法探测。由于其火源位置隐蔽，影响因素众多，给井下防灭火工作带来了极大困难。为确保精确掌握采空区温度分布及其动态变化规律，对采空区内气体和温度进行监测是必不可少的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采空区自燃三带精准、全面且高效的测定系统。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：包括采空区、工作面、井上通向井下的工作面之间设有的进风巷和回风巷，包括光纤测温模块、热电偶测温模块、第一束管监测模块和第二束管监测模块，进风巷和回风巷内均固定设置有光纤测温模块和第一束管监测模块且均通向工作面，光纤测温模块远离工作面的一端通向井上，热电偶测温模块和第二束管监测模块固定铺设在工作面倾向方向且均通向采空区。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述光纤测温模块是由保护套管、矿用分布式测温光缆、设置在井下的光纤测温分站主机、设置在井下的井下环网和设置在井上的监控主机组成，由工作面分别沿所述进风巷和回风巷铺设两路矿用分布式测温光缆，两路矿用分布式测温光缆均分别设置在两个保护套管中，矿用分布式测温光缆远离工作面的一端铺设至光纤测温分站主机，光纤测温分站主机设置在进风巷和回风巷远离工作面的一端，矿用分布式测温光缆的信号输出端与光纤测温分站主机的信号输入端连接，光纤测温分站主机的通信串口通过井下环网与监控主机的通信串口连接。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述井下光纤测温分站主机的通信串口通过所述井下环网中设置的以太网交换机与所述监控主机的通信串口连接。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述第一束管模块是由三通和多芯束管组成，由工作面分别沿所述进风巷和回风巷铺设有两路多芯束管，两路多芯束管分别与所述光纤测温模块具有的两路矿用分布式测温光缆相对应铺设且分为两组，一组设置在进风巷，另一组设置在回风巷，每组中的多芯束管和矿用分布式测温光缆均通过设置在光纤测温模块具有的保护套管中铺设，保护套管靠近工作面至进风巷的一段每隔12米设置一个三通且通口朝顶部，多芯束管每通过一个三通均有一个多芯束管中的束管固定通入三通的通口，保护套管靠近工作面至回风巷的一段每隔12米设置一个三通且通口朝顶部，多芯束管每通过一个三通均有一个多芯束管中的束管固定通入三通的通口，在两路多芯束管远离工作面的一端均设置有气体观测点。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述每路多芯束管均铺设150米；所述每个三通均通过设置一个法兰盘与所述保护套管之间的连接；每个三通顶部的通孔均设置有纱布固定包裹；所述多芯束管和矿用分布式测温光缆的外壁均设置有钢管包裹。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述热电偶测温模块是由热电偶和温度表组成，热电偶设置在所述工作面的倾向方向且设置有两路，热电偶的一端固定设置在工作面的支架之间且与温度表连接，热电偶的另一端固定埋设在采空区中，热电偶的信号线绕设在工作面的液压支架架间。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述热电偶是K型热电偶，热电偶的外表面设置有四分钢管包裹。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述第二束管监测模块是由单芯束管和负压抽气泵组成，单芯束管设置在所述工作面的倾向方向且设置有两路，单芯束管的一端固定设置在所述采空区，单芯束管的管盘绕设在工作面的液压支架架间，每路单芯束管的另一端均连接一个负压抽气泵，两路单芯束管与所述热电偶测温模块具有的两路热电偶平行错开设置，且每相邻的单芯束管和热电偶之间的距离为所述工作面倾向方向宽度的五分之一。

本技术方案提供的一种采空区自燃三带测定系统，所述单芯束管的外表面设置有四分钢管包裹，所述负压抽气泵是矿用便携式负压抽气泵。

采用本技术方案，有效保证了温度、气体监测数据的准确性，避免了人工测试可能存在的差错；在采空区布置带有钢管保护套的保护装置，可以使矿用分布式测温光缆、热电偶及束管不会被采空区的落石砸坏；进风巷与回风巷两侧的光纤测温系统不需要人员到井下进行现场监测，且实时掌握采空区沿走向方向的温度变化。在工作面倾向方向间平行交替布置的热电偶测温模块和第二束管监测模块，可以掌握采空区沿倾向方向的温度和气体浓度分布规律，此系统可提高井下火灾测定的准确性和效率，可更加全面的测量井下各位置的火灾隐患，极大程度的提高了井下的安全，节省了人工成本，极大幅度的增加了经济效益。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的系统总体架构剖视示意图；

图2为本发明的光纤测温模块和第一束管监测模块的安装剖视示意图；

图3为本发明的热电偶测温模块和第二束管监测模块的安装剖视示意图；

图中标记为：1、光纤测温分站主机；2、回风巷；3、多芯束管；4、矿用分布式测温光缆；5、进风巷；6、气体观测点；7、保护套管；8、纱布；9、采空区；10、四分钢管；11、热电偶；12、单芯束管；13、法兰盘；14、工作面；15、井下环网；16、监控主机；17、温度表；18、负压抽气泵；19、三通。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

图1所示的一种采空区自燃三带测定系统包括采空区9、工作面14、井上通向井下的工作面14之间设有的进风巷5和回风巷2，其特征在于：包括光纤测温模块、热电偶测温模块、第一束管监测模块和第二束管监测模块，进风巷5和回风巷2内均固定设置有光纤测温模块和第一束管监测模块且均通向工作面14，光纤测温模块远离工作面14的一端通向井上，热电偶测温模块和第二束管监测模块固定铺设在工作面14倾向方向且均通向采空区9。

光纤测温模块是由保护套管7、矿用分布式测温光缆4、设置在井下的光纤测温分站主机1、设置在井下的井下环网15和设置在井上的监控主机16组成，由工作面14分别沿进风巷5和回风巷2铺设两路矿用分布式测温光缆4，两路矿用分布式测温光缆4均分别设置在两个保护套管7中，矿用分布式测温光缆4远离工作面14的一端铺设至光纤测温分站主机1，光纤测温分站主机1设置在进风巷5和回风巷2远离工作面14的一端，矿用分布式测温光缆4的信号输出端与光纤测温分站主机1的信号输入端连接，光纤测温分站主机1的通信串口通过井下环网15与监控主机16的通信串口连接。

井下的光纤测温分站主机1与井上的监控主机16之间采用TCP/IP通讯协议建立通信连接。

光纤温度传感检测系统采用拉曼散射原理和光时域反射技术实现温度和距离的测定，其中拉曼散射原理是依据光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射激光光谱的温度效应。

井下光纤测温分站主机1的通信串口通过井下环网15中设置的以太网交换机与监控主机16的通信串口连接。

图2所示的纤测温模块和第一束管监测模块的安装剖视示意图，第一束管模块是由三通19和多芯束管3组成，由工作面14分别沿进风巷5和回风巷2铺设有两路多芯束管3，两路多芯束管3分别与光纤测温模块具有的两路矿用分布式测温光缆4相对应铺设且分为两组，一组设置在进风巷5，另一组设置在回风巷2，每组中的多芯束管3和矿用分布式测温光缆4均通过设置在光纤测温模块具有的保护套管7中铺设，保护套管7靠近工作面14至进风巷5的一段每隔12米设置一个三通19且通口朝顶部，多芯束管3每通过一个三通19均有一个芯束管3中的束管固定通入三通19的通口，保护套管7靠近工作面14至回风巷2的一段每隔12米设置一个三通19且通口朝顶部，多芯束管3每通过一个三通19均有一个多芯束管3中的束管固定通入三通19的通口，在两路多芯束管3远离工作面14的一端均设置有气体观测点6。

每路多芯束管3均铺设150米；每个三通19均通过设置一个法兰盘13与保护套管7之间的连接；每个三通19顶部的通孔均设置有纱布8固定包裹防止粉尘、煤灰等堵塞多芯束管3；多芯束管3和矿用分布式测温光缆4的外壁均设置有钢管包裹。

热电偶测温模块是由热电偶11和温度表17组成，热电偶11设置在工作面14的倾向方向且设置有两路，热电偶11的一端固定设置在工作面14的支架之间且与温度表17连接，热电偶11的另一端固定埋设在采空区9中，热电偶11的信号线绕设在工作面14的液压支架架间。随着工作面14推进逐渐埋进采空区9内部，温度通过温度表17采集。

热电偶11是K型热电偶，热电偶11的外表面设置有四分钢管10包裹。

图3所示的热电偶测温模块和第二束管监测模块的安装剖视示意图，第二束管监测模块是由单芯束管12和负压抽气泵18组成，单芯束管12设置在工作面14的倾向方向且设置有两路，单芯束管12的一端固定设置在采空区9，单芯束管12的管盘绕设在工作面14的液压支架架间，随着工作面14推进逐渐埋进采空区9内部，每路单芯束管12的另一端均连接一个负压抽气泵18，两路单芯束管12与热电偶测温模块具有的两路热电偶11平行错开设置，且每相邻的单芯束管12和热电偶11之间的距离为工作面14倾向方向宽度的五分之一。

单芯束管12的外表面设置有四分钢管10包裹，负压抽气泵18是矿用便携式负压抽气泵18。

多芯束管3和矿用分布式测温电缆的布置方式采用两顺槽埋管的方式，多芯束管3在工作面14通向进风巷5设置四个测点、工作面14通向回风巷2设置四个测点，每个测点间隔12米，每条巷道铺设150米多芯束管3，矿用分布式测温电缆与多芯束管3用胶带固定，将3寸无缝钢管沿两顺槽靠外侧铺设，再将多芯束管3与矿用分布式测温电缆一齐穿入套管内，保护套管7之间用法兰盘13连接牢固。多芯束管3每个测点位置增加一个三通19，三通19出口朝上安装，将四芯束管其中一根束管设于三通19顶部通口，三通19出口用防尘纱布8包裹，每条巷道布置150米保护套管7，矿用分布式测温电缆沿巷道铺设，且固定在回风巷2和进风巷5的外侧支护上，一直铺设到达井下的光纤测温分站主机1，光纤测温分站主机1采用127伏电压供电，且井下光纤测温分站主机1采用以太网交换机与井上系统监控主机16建立网络连接；可实现在井上监控主机16对采空区9内部温度实时监测。在工作面14倾向方向由进风巷5至回风巷2依次布置热电偶11、单芯束管12、热电偶11、单芯束管12，四个测点按照工作面14宽度等距布置，随工作面14回采逐渐埋进采空区9，并且钢管保护套及时安装，钢管之间通过螺纹连接。

采用本技术方案，有效保证了温度、气体监测数据的准确性，避免了人工测试可能存在的差错；在采空区布置带有钢管保护套的保护装置，可以使矿用分布式测温光缆、热电偶及束管不会被采空区的落石砸坏；进风巷与回风巷两侧的光纤测温系统不需要人员到井下进行现场监测，且实时掌握采空区沿走向方向的温度变化。在工作面倾向方向间平行交替布置的热电偶测温模块和第二束管监测模块，可以掌握采空区沿倾向方向的温度和气体浓度分布规律，此系统可提高井下火灾测定的准确性和效率，可更加全面的测量井下各位置的火灾隐患，极大程度的提高了井下的安全，节省了人工成本，极大幅度的增加了经济效益。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。