CN103196580B - 一种煤矿采空区温度监测方法及监测装置 - Google Patents

Abstract

一种煤矿采空区温度监测方法及装置，方法步骤包括：①在工作面顺槽内布设至少一个测温点；②在测温点安设固定支撑装置，温度传感元件安装于固定支撑装置上；③固定支撑装置与保护元件连接，并使温度传感元件与底板保持一定高度；④温度传感元件与信号传输元件连接，信号传输元件通过固定支撑装置和保护元件延伸到预设停采线以外；⑤随着工作面向前推进，测温点及温度传感元件逐渐埋入采空区内；⑥使用信号采集分析装置接收信号传输元件传输的信号，分析获得采空区内温度变化情况，实现监测目的。装置包括温度传感元件、固定支撑装置、信号传输元件、信号接收分析装置和保护元件。本发明提供的监测方法及装置成本低、操作方便、监测效果好。

Description

一种煤矿采空区温度监测方法及监测装置

技术领域

本发明涉及一种温度监测方法及监测装置，特别是一种煤矿采空区温度监测方法及监测装置。

背景技术

自燃火灾作为矿井五大自然灾害之一，对我国煤炭生产影响非常严重。根据统计数据，我国煤矿自燃火灾约占矿井火灾的70％，在已开采过的220个综放工作面中发生了约182次自燃火灾事故，一些自然发火严重的矿区，如兖州、抚顺、鹤岗、窑街、义马、淮南和六枝等矿区，其自然发火占矿井火灾次数的90％以上。据不完全统计，50％以上的国有重点煤矿都存在自然发火危险。

采空区内煤体温度是表征煤自然发火特征的重要参数，因此监测采空区内温度对于预防采空区发生自燃具有重要的意义。我国煤矿大多采取综采或综放开采工艺，全部垮落式管理顶板，采空区随采随冒，被冒落的顶板压实，这就造成测量采空区温度的不便。目前采用的监测方法一般是，通过向采空区内钻孔，然后将测温探头送入钻孔内监测温度。但采用这种方法监测温度不仅成本较高，而且因为需要在生产过程中向采空区打钻，因此影响生产，费时费力，同时也无法实现对采空区内温度的实时监测。

除上述方法外，目前还存在两种方法，一种是全光纤温度监测方法。例如，专利文献CN202417600U公开了一种煤矿井下采空区全光纤温度监测系统及监测方法，监测系统包括分布式光纤温度测量主机、工控机、消防电源、报警装置、感温光缆和放线装置。此种监测方法即是：将感温光缆一端与测量主机连接，另一端与放线装置连接，放线装置安装在液压支架上，随液压支架前移而前移，感温光缆随之铺设在采空区内，通过感温光缆对采空区温度的感应实现监测目的。这种方法成本很高，且在放线铺设感温光缆中同样影响生产，感温光缆依然不能避免顶板垮落可能造成的损坏和采空区积水对其正常工作的影响。

另一种方法是无线监测方法，例如，专利文献CN101706466A公开了一种采空区煤炭自燃无线监测装置及方法，监测装置包括信号发射器和便携式接收器，信号发射器又包括间隔布设的传感器、A/D转换器、单片机及无线收发模块等。此种监测方法包含的步骤为：(a)随工作面推进在采空区内间隔布置多排信号发射器，(b)在工作面附近设置接收信号发射器的便携式接收器，通过接收器获得信号发射器发出的信号来监测采空区温度。这种方法采用无线传输信号的手段来监测温度同样成本很高，且因为采空区内无线信号极易受到屏蔽，传输信号极差，极大的影响了监测效果。同时，这种监测方法也没有解决监测易受顶板垮落和采空区积水影响的难题。

综上所述，现有技术中尚没有一种成本较低、操作方便且监测效果较为理想的监测方法及监测装置。

发明内容

为了有效降低采空区温度监测成本，并操作方便，且不易受顶板垮落和积水影响，从而使得监测效果较为理想，本发明提供了一种煤矿采空区温度监测方法及监测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种煤矿采空区温度监测方法，包括如下步骤：

①在工作面顺槽内选择布设温度传感元件的测温点，测温点至少为一个；

②在测温点安设固定支撑装置，将所述温度传感元件安装于所述固定支撑装置上；

③将所述固定支撑装置与保护元件连接，并使所述温度传感元件与底板保持一定高度；

④将所述温度传感元件与信号传输元件连接，所述信号传输元件通过所述固定支撑装置和所述保护元件延伸到预设停采线以外；

⑤随着工作面向前推进，所述测温点及所述温度传感元件逐渐埋入采空区内；

⑥使用信号采集分析装置接收所述信号传输元件传输的信号，分析获得采空区内温度变化情况，实现监测目的。

上述监测方法中，在所述步骤①中，所述测温点布设为上下顺槽各三个，同一顺槽内所述各个测温点间隔一定距离。

上述监测方法中，在所述步骤①中，同一顺槽内所述各个测温点与最近监测点的间隔距离为30m。

上述监测方法中，在所述步骤③中，同一顺槽内所述各个测温点的所述固定支撑装置与同一个保护元件连接。

上述监测方法中，在所述步骤④中，同一顺槽内所述各个温度传感元件与各自信号传输元件连接，所述信号传输元件通过各个固定支撑装置和同一个保护元件延伸到预设停采线以外。

上述监测方法中，在所述步骤③中，所述温度传感元件与底板保持1.5m的高度。

一种上述监测方法所采用的煤矿采空区温度监测装置，包括温度传感元件、固定支撑装置、信号传输元件、信号接收分析装置和保护元件；其中，温度传感元件用于感应采空区内温度，并转换为可传输信号；固定支撑装置用于固定所述温度传感元件，并使所述温度传感元件与底板保持一定高度；信号传输元件用于将所述温度传感元件所转换的可传输信号传输给所述信号接收分析装置；信号接收分析装置用于接收所述信号传输元件传递的信号，并对信号进行分析，实现监测目的；保护元件用于保护所述信号传输元件。

上述监测装置中，所述温度传感元件是一个铂电阻温度传感器。

上述监测装置中，所述固定支撑装置是一个三通连接件，所述三通连接件一头安置所述铂电阻温度传感器，另外两头接入所述保护元件(5)中。

上述监测装置中，所述信号传输元件是具有一定长度的双芯屏蔽电缆。

上述监测装置中，所述信号采集分析装置是一台万用表。

上述监测装置中，所述保护元件是具有一定长度的钢管。

上述监测装置中，温度传感元件外层装有一个传感元件保护装置。

上述监测装置中，所述传感元件保护装置为一个空心过滤头。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明提供的煤矿采空区温度监测方法，由于测温点布设在工作面顺槽内，工作面整个生产过程都不会受到监测影响，并且由于顺槽煤柱在顶板垮落后将对温度传感元件和信号传输元件产生有效保护作用，能够有效避免顶板对温度传感元件和信号传输元件的损坏。

②本发明提供的煤矿采空区温度监测方法，由于测温点安设在工作面顺槽内，能够事先将温度传感元件安装在距离底板较高的位置，从而避免采空区积水的影响。

③本发明提供的煤矿采空区温度监测方法，监测系统在工作面生产开始前即可安装完毕，所有监测工作放置在停采线外进行，十分方便，在工作面生产过程中不会影响生产，同时也不会受到生产的影响。

④本发明提供的煤矿采空区温度监测装置，使用的元件器仅有铂电阻温度传感器、三通连接件、双芯屏蔽电缆、万用表和钢管等，造价低廉，维护成本也很低。

⑤本发明提供的煤矿采空区温度监测装置，使用钢管对双芯屏蔽电缆进行保护，能够进一步加强对信号传输的保护，使监测效果更连续、更稳定。

⑥本发明提供的煤矿采空区温度监测装置，在温度传感元件外层还装有一个空心过滤头，更有效的保护了铂电阻温度传感器，不仅可使其避免遭受垮落顶板损坏，而且还可避免浸泡在采空区积水中，从而有力的保证了监测效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明煤矿采空区温度监测装置在工作面顺槽内布置示意图；

图2是图1A-A向剖面图。

图中标记为：1-温度传感元件，2-固定支撑装置，3-信号传输元件，4-信号采集分析装置，5-保护元件，6-传感元件保护装置，7-测温点，8-工作面，9-顺槽，10-底板，11-采空区，12-停采线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1和2所示，是本发明煤矿采空区温度监测方法及监测装置的优选实施例。

所述煤矿采空区温度监测装置，包括温度传感元件1、固定支撑装置2、信号传输元件3、信号采集分析装置4和保护元件5。其中，所述温度传感元件1用于感应采空区11内温度，并转换为可传输信号；所述固定支撑装置2用于固定所述温度传感元件1，并使所述温度传感元件1与底板10保持一定高度；所述信号传输元件3用于将所述温度传感元件1所转换的可传输信号传输给所述信号接收分析装置4；所述信号采集分析装置4，用于接收所述信号传输元件3传递的信号，并对信号进行分析，实现监测目的；所述保护元件5，用于保护所述信号传输元件3。

在本实施例中，所述温度传感元件1优选铂电阻温度传感器。

在本实施例中，所述固定支撑装置2优选三通连接件，所述三通连接件一头安置所述铂电阻温度传感器，另外两头接入所述保护元件(5)中。

在本实施例中，所述信号传输元件3优选具有一定长度的双芯屏蔽电缆。

在本实施例中，所述信号采集分析装置4优选万用表。

在本实施例中，所述保护元件5优选具有一定长度的钢管。

在本实施例中，温度传感元件1外层装有一个传感元件保护装置6，所述传感元件保护装置6优选空心过滤头。

利用上述监测装置对煤矿采空区温度进行监测，包括如下步骤：

①在工作面顺槽9内选择布设温度传感元件1的测温点7，所述测温点7至少为一个；

②在所述测温点7安设固定支撑装置2，将所述温度传感元件1安装于所述固定支撑装置2上；

③将所述固定支撑装置2与保护元件5连接，并使所述温度传感元件1与底板10保持一定高度；

④将所述温度传感元件1与信号传输元件3连接，所述信号传输元件3通过所述固定支撑装置2和所述保护元件5延伸到预设停采线12以外；

⑤随着工作面8向前推进，所述测温点7及所述温度传感元件1逐渐埋入采空区11内；

⑥使用信号采集分析装置4接收所述信号传输元件3传输的信号，分析获得采空区11内温度变化情况，实现监测目的。

在本实施例中，在所述步骤①中，所述测温点7布设为上下顺槽9各三个，同一顺槽9内所述各个测温点7间隔一定距离，优选为30m。

在本实施例中，在所述步骤③中，同一顺槽9内所述各个测温点7的所述固定支撑装置2与同一个保护元件5连接。

在本实施例中，在所述步骤④中，同一顺槽9内所述各个温度传感元件1与各自信号传输元件3连接，所述信号传输元件3通过各个固定支撑装置2和同一个保护元件5延伸到预设停采线12以外。

在本实施例中，在所述步骤③中，所述温度传感元件1与底板10保持1.5m的高度。

在其他实施例中，如果工作面走向长度较长，在所述步骤①中，所述测温点7还可布设为上下顺槽9各六个。

在其他实施例中，如果工作面倾斜长度较短，在所述步骤①中，所述测温点7可仅布设在上顺槽9或下顺槽9。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种煤矿采空区温度监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

①在工作面顺槽(9)内选择布设温度传感元件(1)的测温点(7)，所述测温点(7)至少为一个；

②在所述测温点(7)安设固定支撑装置(2)，将所述温度传感元件(1)安装于所述固定支撑装置(2)顶端，所述固定支撑装置(2)为“入”字型结构，所述固定支撑装置(2)顶端距离底板(10)的高度为1.5m；

③将所述固定支撑装置(2)与保护元件(5)连接；

④将所述温度传感元件(1)与信号传输元件(3)连接，所述信号传输元件(3)通过所述固定支撑装置(2)和所述保护元件(5)延伸到预设停采线以外；

⑤随着工作面(8)向前推进，所述测温点(7)及所述温度传感元件(1)逐渐埋入采空区(11)内；

⑥使用信号采集分析装置(4)接收所述信号传输元件(3)传输的信号，分析获得采空区(11)内温度变化情况，实现监测目的。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：在所述步骤①中，所述测温点(7)为上下顺槽(9)各三个，同一顺槽(9)内所述各个测温点(7)间隔一定距离。

3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于：在所述步骤①中，同一顺槽(9)内所述各个测温点(7)与最近测温点(7)的间隔距离为30m。

4.根据权利要求2或3所述的监测方法，其特征在于：在所述步骤③中，同一顺槽(9)内所述各个测温点(7)的所述固定支撑装置(2)与同一个保护元件(5)连接。

5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于：在所述步骤④中，同一顺槽(9)内所述各个温度传感元件(1)与各自信号传输元件(3)连接，所述信号传输元件(3)通过各个固定支撑装置(2)和同一个保护元件(5)延伸到预设停采线以外。

6.一种权利要求1-5任一所述的监测方法所采用的煤矿采空区温度监测装置，其特征在于：包括

温度传感元件(1)，用于感应采空区(11)内温度，并转换为可传输信号；

固定支撑装置(2)，用于固定所述温度传感元件(1)，并使所述温度传感元件(1)与底板(10)保持一定高度；

信号传输元件(3)，用于将所述温度传感元件(1)所转换的可传输信号传输给所述信号采集分析装置(4)；

信号采集分析装置(4)，用于接收所述信号传输元件(3)传递的信号，并对信号进行分析，实现监测目的；

保护元件(5)，用于保护所述信号传输元件(3)。

7.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于：所述温度传感元件(1)是一个铂电阻温度传感器。

8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于：所述固定支撑装置(2)是一个三通连接件，所述三通连接件一头安置所述铂电阻温度传感器，另外两头接入所述保护元件(5)中。

9.根据权利要求8所述的监测装置，其特征在于：所述信号传输元件(3)是具有一定长度的双芯屏蔽电缆。

10.根据权利要求9所述的监测装置，其特征在于：所述信号采集分析装置(4)是一台万用表。

11.根据权利要求10所述的监测装置，其特征在于：所述保护元件(5)是具有一定长度的钢管。

12.根据权利要求6-11任一所述的监测装置，其特征在于：温度传感元件(1)外层装有一个传感元件保护装置(6)。

13.根据权利要求12所述的监测装置，其特征在于：所述传感元件保护装置(6)为一个空心过滤头。