[發明專利]一種煤礦采空區測溫系統

在審

• 申請號: 201410111729.6
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104948171A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 楊廣文;段西凱;姜進軍;梁運濤;賀明新;王剛
• 申請（專利權）人: 煤科集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/07
• 分類號: E21B47/07
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 劉忠達

技術領域

本發明涉及一種測溫系統，特別是涉及一種能夠多點連續測量煤礦井下采空區惡劣環境現場溫度變化的系統。

背景技術

為全面掌握煤礦采空區自然發火規律，過去主要采用分離式電子溫度傳感器。根據國家煤礦安全標準，為防止引起采空區火災和瓦斯爆炸等危險，規定不能有帶電設備進入煤礦采空區，因此限制了分離式電子溫度傳感器的有效應用；另一方面，過去的研究設備和方法與光纖傳感技術相比，存在檢測滯后以及增加檢測的復雜性等問題。對采空區實施無源探測、實時分析、準確預報，已經成為煤炭自然發火預測技術的發展趨勢，也是煤炭行業的特殊需要。

在光纖傳感領域，光纖溫度傳感器的應用前景十分廣闊。由于具有抗電磁干擾、無源探測、尺寸小、重量輕、耐溫性好、復用能力強、傳輸距離遠、耐腐蝕、高靈敏度、易形變等優點，光纖溫度傳感器已經成功地成用于地球動力、化學醫藥、材料工業、水利電力、船舶消防和石油礦業等各個領域。光纖傳感技術在煤礦領域的應用，僅限于傳輸井下信號和監測機電設備溫度。本發明是利用分布式光纖傳感技術實時監測煤礦采空區溫度變化，完成數據的存儲、分析與上傳，形成集光纖傳感、光纖傳輸、光電控制等技術于一體的多點連續監測系統，從而有效控制煤礦火災、瓦斯爆炸事故的發生。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測量煤礦井下采空區溫度的一種煤礦采空區測溫系統，該系統基于DTS分布式光纖測溫解調裝置和礦用感溫光纜對采空區進行測溫，實現了對煤礦采空區大面積的溫度變化進行無源、實時和多點連續監測。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種煤礦采空區測溫系統，其特征是在煤礦工作面綜采支架后方，按照“S”型布置一種礦用加強型感溫光纜，布置間距可根據現場情況進行調整，礦用加強型感溫光纜沿軌道順槽一直布置到防火門之外，通過光纖接續盒與主光纜相連接，主光纜鋪設到井下光纖交換機，然后跳轉到井上光纖交換機，最后在井上地面監測室與光纖傳感解調主機相連接，在顯示器上實時顯示井下采空區的溫度變化。

所述的礦用加強型感溫光纜由緊套光纖、礦油型纜膏、無縫不銹鋼管和相互絞合的鋼絲組成，抗拉強度能達到2000N/mm²，抗壓強度能達到3000N/mm²，并且能夠抵抗一定強度的沖擊。

所述的主光纜為4芯、6芯或者8芯礦用光纜，光纜外護套采用阻燃PVC護套料，光纜護套和纜芯間進行金屬鎧裝以隔離護套和纜芯，在纜芯外繞包不燃云母帶。

所述的光纖接續盒為礦用本安型光纜接線盒，具有防爆標志ExibI，能在具有爆炸性氣體、煤塵和淋水環境中使用，使用溫度為-20℃~100℃。

所述的光纖交換機是一種高速的網絡傳輸中繼設備，它較普通交換機而言采用了光纜作為傳輸介質，其優點是速度快、抗干擾能力強。

所述的光纖傳感解調主機包括光纖信號解調系統機、工控機和顯示器。其中光纖信號解調系統機的關鍵是光纖信號的解調，主要包括兩部分：一部分為光信號處理，完成光信號波長信息到電信號的轉換，其中傳感器的中心反射波長的分析是解調的關鍵；另一部分為電信號處理，完成對電信號的運算處理，提取外界信息，并以人們熟悉的方式顯示出來。

本發明的優點與效果是：

1、解決了煤礦采空區監測范圍小的問題。傳統的采空區測溫，只能利用便攜式工具測量采空區表面浮煤或矸石的溫度，或者利用預先埋入的溫度傳感器監測特定位置的溫度。利用分布式光纖監測采空區溫度時，可以連續多點測量感溫光纜上的溫度，監測范圍大幅度增加。

2、解決了煤礦采空區測溫響應緩慢的問題。利用分布式光纖監測采空區溫度時，可以快速、實時和在線監測采空區溫度，與便攜式測溫工具測溫相比，大大縮短了測溫周期。

3、解決了煤礦采空區測溫的安全問題。利用分布式光纖監測采空區溫度時，井下部分無需帶電，即無源監測，解決了傳統催化燃燒式溫度傳感器需要帶電監測的弊端。?

4、解決了煤礦采空區測溫的用工問題。采用便攜式測溫工具測溫時需要專人每天去井下測溫，利用分布式光纖監測采空區溫度時，可以解放部分勞動力，提高了工作效率。

附圖說明

圖1為煤礦井下加強型感溫光纜鋪設示意圖。

圖2為分布式光纖測溫系統流程圖。

圖中標號為：1為礦用加強型感溫光纜、2為采空區、3為綜采支架、4為軌道順槽、?5為光纖接續盒、6為主光纜、7為井下光纖交換機、8為工作面、9為皮帶順槽、10為井上光纖交換機、11為光纖信號解調系統機、12為工控機、13為顯示器、14為井上地面監測室。