[實(shí)用新型]一種采空區(qū)火區(qū)的地面鉆孔監(jiān)測(cè)裝備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720037251.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206930579U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳兵;馬小林;黃啟銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N21/3504
• 分類號(hào): G01N21/3504;G01D21/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及礦井采空區(qū)火區(qū)的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地面鉆孔的監(jiān)測(cè)裝備。

背景技術(shù)

煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中，采空區(qū)極易發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)不能直接撲滅火源時(shí)，為了防止火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大并保證礦井正常生產(chǎn)和人員的安全，一般在通往火源的所有巷道內(nèi)砌筑密閉墻，使火源與空氣隔絕，火區(qū)封閉后其內(nèi)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(qū)火區(qū)內(nèi)的燃燒情況，一般在砌筑密閉墻的過(guò)程中，在密閉墻的上中下適當(dāng)位置預(yù)埋了相應(yīng)的鐵管，用于檢查火區(qū)的溫度、采集氣樣、測(cè)量漏風(fēng)壓差、灌漿和排放積水，以觀測(cè)火區(qū)的日常情況，確定密閉墻啟封時(shí)間。就采空區(qū)火區(qū)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀來(lái)看，盡管這類技術(shù)可以在密閉墻外獲取大量關(guān)于火區(qū)的內(nèi)部數(shù)據(jù)，但存在的局限性較大，危險(xiǎn)性也較大。首先，上述技術(shù)在火區(qū)的密閉墻上對(duì)火區(qū)情況進(jìn)行觀測(cè)，采集到的數(shù)據(jù)僅僅說(shuō)明密閉墻附近的火區(qū)情況，并不能代表火區(qū)核心區(qū)域的具體情況，因此采集到的數(shù)據(jù)不具有代表性。其次，人員需要下井在火區(qū)密閉墻一側(cè)近距離進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，危險(xiǎn)性較大。

束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一種井下氣體抽樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于預(yù)警煤層自燃發(fā)火取得了良好的效果。但是井下發(fā)火地點(diǎn)存在隨機(jī)性，在砌筑完密閉墻后，火區(qū)內(nèi)不一定存在束管監(jiān)測(cè)取樣點(diǎn)。即使存在取樣點(diǎn)，由于火災(zāi)的發(fā)生，取樣點(diǎn)很可能已被毀壞。通常煤礦企業(yè)砌筑好密閉墻后，在地面鉆孔，向采空區(qū)火區(qū)核心區(qū)域注漿滅火。本實(shí)用新型致力于利用地面鉆孔下放束管和熱電阻對(duì)火區(qū)進(jìn)行日常觀測(cè)，以精確掌握火區(qū)的燃燒情況，為啟封密閉墻提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所述的采空區(qū)火區(qū)的地面鉆孔監(jiān)測(cè)裝備，包括束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、深井測(cè)溫系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)和保護(hù)設(shè)施。束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括三通管、水環(huán)式真空泵、壓差計(jì)、單芯束管、氣水分離器、氣路控制柜、紅外線氣體分析儀和負(fù)壓抽氣泵。水環(huán)式真空泵與三通管相連，單芯束管一端通過(guò)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(fù)壓抽氣泵，另一路通向紅外線氣體分析儀。深井測(cè)溫系統(tǒng)包括鉑電阻溫度傳感器、氟塑料導(dǎo)線和測(cè)溫儀表。測(cè)溫儀表通過(guò)氟塑料導(dǎo)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(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)位于井上，包括監(jiān)測(cè)主機(jī)和交換機(jī)。監(jiān)測(cè)主機(jī)連接交換機(jī)，交換機(jī)分別與氣路控制柜、紅外線氣體分析儀和測(cè)溫儀表相連。保護(hù)設(shè)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(dǎo)線和涂塑鋼絲繩扣鎖在一起，一同通過(guò)地面鉆孔下放至井下。

本實(shí)用新型所述的束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)采空區(qū)火區(qū)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(huán)式真空泵，用于抽取地面鉆孔內(nèi)的空氣，另一端供下放管線用。兩個(gè)壓差計(jì)都置于井上，其中一個(gè)的壓力傳感器通過(guò)三通管下放至井下10m處。通過(guò)負(fù)壓抽氣泵采集采空區(qū)火區(qū)氣體，氣體沿單芯束管途經(jīng)三通管、氣水分離器、氣路控制柜進(jìn)入紅外線氣體分析儀進(jìn)行分析，并將分析數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)主機(jī)。

本實(shí)用新型所述的三通管安裝于地面鉆孔口處，一端與水環(huán)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(jìn)風(fēng)。

本實(shí)用新型所述的水環(huán)式真空泵，與三通管相連，用于抽取地面鉆孔內(nèi)的氣體。目的是保證地面鉆孔內(nèi)形成負(fù)壓狀態(tài)，防止井上空氣通過(guò)地面鉆孔進(jìn)風(fēng)，確保單芯束管抽取的是火區(qū)氣體。

本實(shí)用新型所述的壓差計(jì)用于測(cè)量井上和地面鉆孔內(nèi)的壓強(qiáng)，兩個(gè)壓差計(jì)都置于井上，其中一個(gè)的壓強(qiáng)傳感器通過(guò)三通管下放至井下10m位置。目的是檢驗(yàn)地面鉆孔內(nèi)的壓強(qiáng)情況。

本實(shí)用新型所述的單芯束管，其材質(zhì)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(jīng)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(hù)皮而成，在負(fù)壓條件下不易被壓癟。裸管外徑為護(hù)皮厚度為1mm，單芯束管外徑為纏繞于束管線盤(pán)上備用。

本實(shí)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(jié)堵塞單芯束管，防止含水蒸氣的氣體進(jìn)入氣路控制柜。