[實用新型]一種采空區火區的地面鉆孔監測裝備

有效

• 申請號: 201720037251.6
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN206930579U
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 吳兵;馬小林;黃啟銘
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及礦井采空區火區的監測技術領域，具體涉及一種地面鉆孔的監測裝備。

背景技術

煤礦在生產過程中，采空區極易發生火災，當不能直接撲滅火源時，為了防止火災的進一步擴大并保證礦井正常生產和人員的安全，一般在通往火源的所有巷道內砌筑密閉墻，使火源與空氣隔絕，火區封閉后其內惰性氣體的濃度增加，氧氣濃度逐漸下降，燃燒因缺氧而窒息。

為了掌握采空區火區內的燃燒情況，一般在砌筑密閉墻的過程中，在密閉墻的上中下適當位置預埋了相應的鐵管，用于檢查火區的溫度、采集氣樣、測量漏風壓差、灌漿和排放積水，以觀測火區的日常情況，確定密閉墻啟封時間。就采空區火區監測現狀來看，盡管這類技術可以在密閉墻外獲取大量關于火區的內部數據，但存在的局限性較大，危險性也較大。首先，上述技術在火區的密閉墻上對火區情況進行觀測，采集到的數據僅僅說明密閉墻附近的火區情況，并不能代表火區核心區域的具體情況，因此采集到的數據不具有代表性。其次，人員需要下井在火區密閉墻一側近距離進行數據采集，危險性較大。

束管監測系統作為一種井下氣體抽樣監測系統，對于預警煤層自燃發火取得了良好的效果。但是井下發火地點存在隨機性，在砌筑完密閉墻后，火區內不一定存在束管監測取樣點。即使存在取樣點，由于火災的發生，取樣點很可能已被毀壞。通常煤礦企業砌筑好密閉墻后，在地面鉆孔，向采空區火區核心區域注漿滅火。本實用新型致力于利用地面鉆孔下放束管和熱電阻對火區進行日常觀測，以精確掌握火區的燃燒情況，為啟封密閉墻提供理論依據和技術參考。

實用新型內容

本實用新型所述的采空區火區的地面鉆孔監測裝備，包括束管監測系統、深井測溫系統、監測分析系統和保護設施。束管監測系統包括三通管、水環式真空泵、壓差計、單芯束管、氣水分離器、氣路控制柜、紅外線氣體分析儀和負壓抽氣泵。水環式真空泵與三通管相連，單芯束管一端通過三通管置于井下，另一端連接井上的氣水分離器，氣水分離器與氣路控制柜相連，氣路控制柜一路通向負壓抽氣泵，另一路通向紅外線氣體分析儀。深井測溫系統包括鉑電阻溫度傳感器、氟塑料導線和測溫儀表。測溫儀表通過氟塑料導線與鉑電阻溫度傳感器相連，將鉑電阻溫度傳感器下放至井下。監測分析系統位于井上，包括監測主機和交換機。監測主機連接交換機，交換機分別與氣路控制柜、紅外線氣體分析儀和測溫儀表相連。保護設施包括涂塑鋼絲繩和管卡。每隔5m用管卡將單芯束管、氟塑料導線和涂塑鋼絲繩扣鎖在一起，一同通過地面鉆孔下放至井下。

本實用新型所述的束管監測系統用于監測采空區火區的氣體成分與各組分濃度。將三通管安裝于地面鉆孔口處，一端連接水環式真空泵，用于抽取地面鉆孔內的空氣，另一端供下放管線用。兩個壓差計都置于井上，其中一個的壓力傳感器通過三通管下放至井下10m處。通過負壓抽氣泵采集采空區火區氣體，氣體沿單芯束管途經三通管、氣水分離器、氣路控制柜進入紅外線氣體分析儀進行分析，并將分析數據傳輸至監測主機。

本實用新型所述的三通管安裝于地面鉆孔口處，一端與水環式真空泵相連，另一端用于下放三路管線，并用密封材料填充空隙以防進風。

本實用新型所述的水環式真空泵，與三通管相連，用于抽取地面鉆孔內的氣體。目的是保證地面鉆孔內形成負壓狀態，防止井上空氣通過地面鉆孔進風，確保單芯束管抽取的是火區氣體。

本實用新型所述的壓差計用于測量井上和地面鉆孔內的壓強，兩個壓差計都置于井上，其中一個的壓強傳感器通過三通管下放至井下10m位置。目的是檢驗地面鉆孔內的壓強情況。

本實用新型所述的單芯束管，其材質是礦用聚乙烯材料，由具有抗靜電和阻燃礦用安全特性的聚乙烯粒子為主要原料，經擠出成型半硬特征的聚乙烯束管，其抗靜電、阻燃、柔韌性好、耐酸、耐堿、耐腐蝕、重量輕、氣密性好，并在外部擠包外護皮而成，在負壓條件下不易被壓癟。裸管外徑為護皮厚度為1mm，單芯束管外徑為纏繞于束管線盤上備用。

本實用新型所述的氣水分離器，置于井上。目的是防止有水氣凝結堵塞單芯束管，防止含水蒸氣的氣體進入氣路控制柜。