[發(fā)明專利]采空區(qū)高溫點無線監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810180317.6
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108521625B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何劍;丑修建;喬驍駿;趙浚東;穆繼亮;耿文平;侯曉娟;薛晨陽;原景超;翟聰;溫濤
• 申請（專利權(quán)）人: 陽泉煤業(yè)（集團）股份有限公司;中北大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/38;H04W40/22;H04W84/18;G08B21/18
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

本發(fā)明公開了一種采空區(qū)溫度監(jiān)測方法，其基本構(gòu)思是利用無線傳感技術(shù)進行溫度的實時監(jiān)測。在采空區(qū)間隔一定距離埋放傳感器形成傳感器陣列，在巷道內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的無線傳輸中繼節(jié)點，通過低頻無線傳輸技術(shù)將傳感節(jié)點采集到的溫度信息及傳感節(jié)點本身的位置信息發(fā)送到地面的監(jiān)控中心。為了防止頂板坍塌和積水對傳感器件造成損壞，傳感器件采用柔性封裝，同時在布放時采取預(yù)埋方式，從而降低沖擊力度。另外，考慮到高溫點距離傳感節(jié)點件較遠時，傳感節(jié)點不能正確預(yù)報高溫點的溫度，本發(fā)明利用數(shù)學計算的方法確定高溫點的準確位置和溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦井下監(jiān)控領(lǐng)域，具體為一種采空區(qū)溫度的無線監(jiān)測方法，適用于煤礦采空區(qū)溫度的實時監(jiān)測。

背景技術(shù)

中國是世界上煤炭產(chǎn)量最大的國家，也是火災(zāi)事故頻發(fā)的國家。近年來由于綜采放頂技術(shù)的推廣應(yīng)用，極大地促進了煤炭的高效率生產(chǎn)，帶來了較大的經(jīng)濟效益。然而在綜采的過程中，采空區(qū)內(nèi)包含了大量的浮煤和空氣，煤層在采空區(qū)發(fā)生緩慢氧化，導致浮煤溫度升高，火災(zāi)事故發(fā)生的幾率急劇升高。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年我國煤礦死亡人數(shù)是其他發(fā)達國家數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，在已開采過的220個綜采工作面中發(fā)生了約180次的火災(zāi)事故。在這些火災(zāi)嚴重的地區(qū)，95％以上的火災(zāi)都發(fā)生在采空區(qū)。因此，實現(xiàn)采空區(qū)浮煤氧化狀態(tài)的高效監(jiān)測和預(yù)警，對于礦井的安全生產(chǎn)和工作人員的安全保障具有重要意義和應(yīng)用價值。

針對采空區(qū)內(nèi)火災(zāi)的監(jiān)測，最直接有效的方法是對采空區(qū)內(nèi)的溫度變化情況進行實時監(jiān)測，但是采空區(qū)空間范圍大，蓄熱區(qū)不確定，并且采空區(qū)內(nèi)通常沒有支護措施，頂板狀況不穩(wěn)定，造成了監(jiān)測的不便。目前采用的監(jiān)測方法是通過向采空區(qū)內(nèi)打鉆，將測溫探頭送入鉆孔內(nèi)監(jiān)測溫度。但采用這種方法監(jiān)測溫度不僅成本較高，而且采空區(qū)頂板條件差，環(huán)境惡劣，工人在采空區(qū)打鉆的人身安全無法保障，同時不具有實時監(jiān)測的能力。為此，出現(xiàn)了三種不同的實時采集方法：光纖測溫、氣體預(yù)警和無線溫度監(jiān)測。

光纖測溫系統(tǒng)包括分布式光纖溫度測量主機、消防電源、工控機、感溫光纜、報警裝置和放線裝置。此種監(jiān)測方法是將感溫光纜一端與測量主機相連接，另一端與放線裝置連接，隨工作面液壓支架前移而隨之鋪設(shè)在采空區(qū)內(nèi)，通過感溫光纜探測的溫度數(shù)據(jù)變化情況，對采空區(qū)溫度實現(xiàn)實時監(jiān)測。這種監(jiān)測方法成本很高，且感溫光纜鋪設(shè)過程會影響生產(chǎn)進度；此外，感溫光纜不能避免頂板垮落可能造成的損壞和采空區(qū)積水的影響，無法精確定位高溫異常點，監(jiān)測準確性得不到保證。氣體預(yù)警是利用真空泵抽取上隅角和采空區(qū)等處的氣體到分析儀器，由氣相色譜分析儀完成對標志性氣體的分析，進而間接監(jiān)測采空區(qū)的氧化情況。此方法的缺點是管路較長，維護成本較高，采樣測定時間相對滯后，不能及時反映工作面的情況，而且工作面煤塵大，容易堵塞氣體管路，造成監(jiān)測系統(tǒng)失效，影響監(jiān)測效果。煤炭自燃無線監(jiān)測系統(tǒng)包括信號發(fā)射器和便攜式接收器，信號發(fā)射器又包括間隔排布的傳感器、轉(zhuǎn)換器、單片機及無線收發(fā)模塊。此種監(jiān)測方法是在工作面采空區(qū)內(nèi)間隔布置多排信號發(fā)射器，在工作面附近設(shè)置用來接收信號的便攜式接收器，通過接收器獲得信號發(fā)射器發(fā)出的信號來監(jiān)測采空區(qū)溫度。由于溫度在傳輸過程中的衰減，此方法無法對高溫點進行準確定位。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有一種成本較低、操作方便且監(jiān)測效果理想的監(jiān)測方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服已有技術(shù)的不足之處(包括頂板垮落和積水、信號屏蔽等)，提供一種定位準確的井下采空區(qū)溫度監(jiān)測方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種采空區(qū)高溫點無線監(jiān)測方法，步驟如下：

(1)、在回采工作面回采煤體的工作過程中，背后形成了采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)包含散熱區(qū)、氧化區(qū)和窒息區(qū)，采空區(qū)中溫度采集集中在氧化區(qū)內(nèi)；

(2)、在采空區(qū)的氧化區(qū)內(nèi)間隔一定距離埋放一個傳感器形成陣列網(wǎng)；

(3)、在材巷和運巷內(nèi)間隔一定距離排布一個無線通信的中繼節(jié)點；