[實(shí)用新型]采空區(qū)自然發(fā)火光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920376819.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN209704636U
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司;中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型公開了一種采空區(qū)自然發(fā)火光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括礦坑支架、采空區(qū)、進(jìn)風(fēng)巷道、出風(fēng)巷道和回風(fēng)巷道，所述出風(fēng)巷道頂部開設(shè)有多個(gè)出風(fēng)口，所述出風(fēng)巷道內(nèi)部設(shè)有抽氣泵，所述礦坑支架內(nèi)部設(shè)有分布式測(cè)溫光纖，所述回風(fēng)巷道和出風(fēng)口處均設(shè)有探測(cè)器，所述探測(cè)器另一端連接有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一端連接有智能綜合分析系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置分布式測(cè)溫光纖、氣體探測(cè)器和抽氣泵，有利于在分布式測(cè)溫光纖和氣體探測(cè)器作用下對(duì)采空區(qū)的溫度和氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在抽氣泵的作用下加快了氣體監(jiān)測(cè)的效率，方便對(duì)不同位置的氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及采礦安全領(lǐng)域，特別涉及一種采空區(qū)自然發(fā)火光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)煤炭資源十分豐富,煤炭產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界前列,約占國(guó)內(nèi)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的以上,但我國(guó)煤炭自燃火災(zāi)十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)煤礦自燃火災(zāi)約占礦井火災(zāi)的,一些自然發(fā)火嚴(yán)重的礦區(qū),如充州、撫順、鶴崗、窯街、義馬、淮南、六枝等煤礦,其自然發(fā)火占礦井火災(zāi)次數(shù)的以上。

礦井自燃火災(zāi)經(jīng)常引發(fā)礦井瓦斯爆炸,滅火時(shí)常伴隨水煤汽爆炸,火災(zāi)產(chǎn)生的有毒有害氣體在井下一維空間流動(dòng),給礦工生命安全造成極大威脅,煤礦每年由于自燃造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失近百億元。尤其是近年來(lái),隨著高產(chǎn)高效新技術(shù)的不斷發(fā)展,礦井開采強(qiáng)度加大,采空區(qū)范圍不斷擴(kuò)大,通風(fēng)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜化,使得煤層自燃火災(zāi)更是成為影響煤炭安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。類似于陽(yáng)泉、太西等開采高變質(zhì)程度無(wú)煙煤以往認(rèn)為不自燃的高瓦斯礦井,也頻繁出現(xiàn)煤層自燃火災(zāi),并多次引起瓦斯爆炸,嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn),阻礙高產(chǎn)高效煤炭開采技術(shù)的發(fā)展。

采空區(qū)自燃隱患預(yù)測(cè)主要采取氣體指標(biāo)分析預(yù)報(bào)辦法。煤在氧化升溫過(guò)程中，會(huì)釋放出CO、CO2、烷烴、烯烴以及炔烴等指標(biāo)性氣體。這些氣體的產(chǎn)生率隨煤溫上升而發(fā)生規(guī)律性的變化。CO貫穿于整個(gè)煤自然發(fā)火過(guò)程中，一般在50℃以上就可測(cè)定出來(lái)，出現(xiàn)時(shí)濃度較高；烷烴(乙烷、丙烷)出現(xiàn)的時(shí)間幾乎與CO同步，貫穿于全過(guò)程，但其濃度低于CO，而且在不同煤種中有不同的顯現(xiàn)規(guī)律；烯烴較CO和烷烴出現(xiàn)得晚，乙烯在110℃左右能被測(cè)出，是煤自然發(fā)火進(jìn)程加速氧化階段的標(biāo)志氣體，在開始產(chǎn)生時(shí)，濃度略高于炔烴氣體；炔烴出現(xiàn)的時(shí)間最晚，只有在較高溫度段才出現(xiàn)，與前兩者之間有一個(gè)明顯的溫度差和時(shí)間差，是煤自然發(fā)火步入激烈氧化階段(也即燃燒階段)的產(chǎn)物。因此，在這一系列氣體中，選擇一些氣體作為指標(biāo)氣體進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，就能可靠判斷自然發(fā)火的征兆和狀態(tài)。

目前，國(guó)內(nèi)外可作為煤自然發(fā)指標(biāo)氣體主要有CO、CH4、C2H4、C2H2、△O2(△O2為氧氣消耗量)等及其生成的輔助性指標(biāo)。早在“七五”期間，國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目《各煤種自然發(fā)火標(biāo)志氣體指標(biāo)研究》的研究中，對(duì)我國(guó)各礦區(qū)有代表性的煤種進(jìn)行了自然發(fā)火氣體產(chǎn)物的模擬試驗(yàn)，得出了指標(biāo)氣體與煤種及煤巖之間的關(guān)系。

1)隨著煤種的不同，煤自然發(fā)火氧化階段(緩慢氧化階段、加速氧化階段、激烈氧化階段)的溫度范圍、氣體產(chǎn)物和特性都不同；

2)各煤種從緩慢氧化階段的氣體產(chǎn)物優(yōu)選為靈敏指標(biāo)的為：褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤、肥煤以烯烴或烷比為首選，以CO及其派生的指標(biāo)為輔，而焦煤、貧煤和瘦煤則以CO及其派生的指標(biāo)為首選，C2H4或烯烷比為輔；無(wú)煙煤和高硫煤唯一依據(jù)是CO及其派生指標(biāo)；

3)C2H4可用于氣體分析法中表征低變質(zhì)程度煤著火征兆的靈敏指標(biāo)，同時(shí)也可以作為判斷煤自然發(fā)火熄滅程度的指標(biāo)；C2H4/C2H2比值可以更準(zhǔn)確地表征煤著火溫度的最高溫度點(diǎn)，結(jié)合其他參數(shù)可用于判斷著火前的時(shí)間。

光纖傳感技術(shù)以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。光纖本身不帶電，體積小，質(zhì)量輕，易彎曲，抗電磁干擾，抗輻射性能好，特別適合于易燃、易爆、空間受嚴(yán)格限制及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。將光纖傳感器應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測(cè)，特別是煤礦采空區(qū)內(nèi)部環(huán)境的監(jiān)測(cè)，將對(duì)采空區(qū)自然發(fā)火的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)起到重要作用。項(xiàng)目的實(shí)施為深入研究煤礦采空區(qū)發(fā)火機(jī)理，掌握自然發(fā)火預(yù)警規(guī)律提供有效的技術(shù)手段，對(duì)煤礦采空區(qū)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和控制有著重大意義，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。