CN105319328A - 一种采空区灾害指标的综合连续监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采空区灾害指标的综合连续监测装置及监测方法，它包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤、监测控制主机、滤尘器及滤水器、束管、真空泵、控制线、进气管、气体浓度控制箱和数据线；光纤光栅温度传感器和光纤光栅压力传感器通过光纤与监测控制主机连接，滤尘器及滤水器位于采空区内，并与束管进口端连接，束管出口端连接至真空泵，真空泵经控制线与监测控制主机连接；真空泵出口经进气管连接至气体浓度控制箱，气体浓度控制箱经数据线与监测控制主机连接。本发明操作简单，可以综合连续监测和数据实时分析。

Description

一种采空区灾害指标的综合连续监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及一种采空区灾害指标的监测装置及方法，特别是关于一种采空区灾害指标的综合连续监测装置及监测方法。

背景技术

目前，国内外综合观测气体成分及浓度、温度和矿压的仪器设备还没有，主要的观测方法是各种指标分别观测。1)采空区气体成分和浓度观测。采空区气体成分和浓度观测主要是通过在采空区内设置采样点，埋设采样胶管进行。采样胶管由采样点铺设到进风工作面、回风巷和回采工作面，定期抽取气样到球胆中(一般每天取一次样)，带到地面用气相色谱仪分析气体的成分和浓度。此种方法受人为操作的影响较大，所测数据经常不准确。另一种采空区气体成分和浓度观测仪器是矿井束管监测系统，它是将所埋束管与监测系统直接相连，连续监测采空区内各测点气体成分及浓度的变化。国内煤矿常用的束管监测系统是KSS-2100煤矿自然火灾束管监测系统和JSG-8型井下火灾束管监测系统，另外还有北京东西分析仪器公司生产的SG-2003型矿井自然火灾束管监测系统。KSS-2100系统和SG-2003系统监测的气体种类多，精度高，但气路长，系统复杂；JSG-8系统结构简单，管路短，抽气阻力小，便于和矿井安全监控系统联网，但监测的气体种类少，精度低，并且传感器需要定期校正。

2)采空区温度观测。井下采空区测温方法主要有两种，一种是利用红外测温仪测温，主要用于矿井的日常温度检测。由于红外线测温仪只能探测物体表面温度，而且要求中间无遮挡物，所以对于检测煤壁、煤柱与浮煤堆的表面温度比较适合，不适应于松散煤体内部或采空区内部的温度检测。另一种是利用温度传感器测温，常用的温度传感器有热电阻、热电偶、半导体测温元件和半导体温度传感器等。热电阻和热电偶的工作原理是热电效应，其检测方法是在自然发火几率较高的区域埋设温度传感器，远距离连续检测松散煤体的温度。热电偶、测温电阻和半导体温度传感器等因其价格低廉、测试简单、操作方便而被广泛应用。但是由于安装、维护工作量大，特别是探头、引线极易破坏，导致使用效果不理想。

3)采空区矿压观测。在煤矿矿压观测中以回采工作面和巷道的矿压观测为主，观测仪器有支柱测力计、顶板动态仪表和离层仪等。由于这些仪器都是专门设计用于支架和顶板的压力观测，它们不能应用到采空区的矿压观测中。

综上所述，在采空区气体成分及浓度观测、采空区温度观测方面已有较为广泛使用的监测装置，在采空区矿压观测方面并没有一种专用装置。同时，以上监测装置只能对单一方面进行观测，并未有一种装置，可以对采空区灾害指标进行综合连续的监测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种采空区灾害指标的综合连续监测装置及监测方法，其操作简单，综合连续监测和数据实时分析。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种采空区灾害指标的综合连续监测装置，其特征在于：它包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤、监测控制主机、滤尘器及滤水器、束管、真空泵、控制线、进气管、气体浓度控制箱和数据线；所述光纤光栅温度传感器和光纤光栅压力传感器通过所述光纤与所述监测控制主机连接，所述滤尘器及滤水器位于采空区内，并与所述束管的进口管连接，所述束管出口端连接至所述真空泵，所述真空泵经所述控制线与所述监测控制主机连接；所述真空泵出口经所述进气管连接至所述气体浓度控制箱，所述气体浓度控制箱经所述数据线与所述监测控制主机连接。

优选地，所述气体浓度控制箱包括密封气室和气体传感器组，所述密封气室进口与所述真空泵出口连接，所述密封气室出口与所述气体传感器组连接。

优选地，所述监测控制主机内设置有光纤光栅调制解调仪、气样采集控制接口、输入接口和主控制器；光波信号经所述光纤传输至所述光纤光栅调制解调仪内进行调制解调后，传输至所述主控制器；所述真空泵经所述气样采集控制接口与所述主控制器连接，所述气体浓度控制箱经所述输入接口与所述主控制器连接。

一种采空区灾害指标的综合连续监测方法包括以下步骤：

1)光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器采集采空区的矿压和温度光波信号，并通过光纤将矿压和温度光波信号传输至监测控制主机；

2)监测控制主机内的光纤光栅调制解调仪对接收到的光波信号调制解调后传输至主控制器，对采空区内矿压和温度进行实时连续监测；

3)滤尘器及滤水器对采空区内的样气滤除水份和灰尘后，经束管将该样气传输至真空泵，真空泵在监测控制主机控制下将样气送入气体浓度控制箱内；

4)气体浓度控制箱内的密封气室存储由真空泵传输至的样气，并由气体传感器组采集样气成分和浓度数据，传输至监测控制主机；

5)监测控制主机内的主控制器将接收到的气体成分与浓度、矿压及温度数据综合处理后输出报表，完成采空区气样的采集监测。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明可以连续监测采空区内的气体成分及浓度。2、本发明可以进行采空区的温度与压力实时连续监测。3、本发明对采空区灾害指标进行连续监测和数据进行实时处理分析。4、本发明可以综合采集采空区内的气体成分及浓度、温度和矿压的参数。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、2所示，本发明提供一种采空区灾害指标的综合连续监测装置，其包括光纤光栅温度传感器1、光纤光栅压力传感器2、光纤3、监测控制主机4、滤尘器及滤水器5、束管6、真空泵7、控制线8、进气管9、气体浓度控制箱10和数据线11。光纤光栅温度传感器1和光纤光栅压力传感器2通过光纤3与监测控制主机4连接，将采集到的采空区温度和矿压光波信号传输至监测控制主机4。滤尘器及滤水器5放置在采空区内，并与束管6的进口管连接，用于将进入束管6内的样气滤除灰尘和水份，束管6出口端连接至真空泵7，真空泵7经控制线8与监测控制主机4连接，由监测控制主机4控制其工作。真空泵7出口端经进气管9连接至气体浓度控制箱10，将样气传输至气体浓度控制箱内进行成分及浓度测量，测量后的信号经数据线11传输至监测控制主机4。监测控制主机4根据接收到的信号进行处理后将数据以报表形式输出，完成采空区样气的采集监测。

上述实施例中，气体浓度控制箱10包括密封气室12和气体传感器组13，密封气室12进口与真空泵7出口连接，密封气室12出口与气体传感器组13连接。其中，气体传感器组13由多种气体传感器组成，例如CO₂气体传感器、CH₄气体传感器、CO气体传感器等。

上述各实施例中，监测控制主机4内设置有光纤光栅调制解调仪14、气样采集控制接口15、输入接口16和主控制器17。光波信号经光纤3传输至光纤光栅调制解调仪14内，对光波信号进行调制解调后，传输至主控制器17。真空泵7经气样采集控制接口15与主控制器17连接，气体浓度控制箱10经输入接口16与主控制器17连接。

如图2所示，本发明基于上述监测装置，还提供一种采空区灾害指标的综合连续监测方法，其步骤如下：

1)光纤光栅温度传感器1和光纤光栅压力传感器2采集采空区的矿压和温度光波信号，并通过光纤3将矿压和温度的光波信号传输至监测控制主机4；

2)监测控制主机4内的光纤光栅调制解调仪14对接收到的光波信号调制解调后传输至主控制器17，实现对采空区内的矿压和温度的实时连续监测；

3)滤尘器及滤水器5对采空区内的样气滤除灰尘和水份后，经束管6将该样气传输至真空泵7，真空泵7在监测控制主机4控制下将样气送入气体浓度控制箱内10；

4)气体浓度控制箱10内的密封气室存储由真空泵7传输至的样气，并由气体传感器组13采集样气成分和浓度数据，传输至监测控制主机4；

5)监测控制主机4内的主控制器17将接收到的气体成分与浓度、矿压及温度等数据综合处理，后输出报表，完成采空区气样的采集监测。

上述步骤5)中，监测控制主机4还可以与矿井其它现有监测系统进行通讯和数据传输。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种采空区灾害指标的综合连续监测装置，其特征在于：它包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤、监测控制主机、滤尘器及滤水器、束管、真空泵、控制线、进气管、气体浓度控制箱和数据线；所述光纤光栅温度传感器和光纤光栅压力传感器通过所述光纤与所述监测控制主机连接，所述滤尘器及滤水器位于采空区内，并与所述束管的进口管连接，所述束管出口端连接至所述真空泵，所述真空泵经所述控制线与所述监测控制主机连接；所述真空泵出口经所述进气管连接至所述气体浓度控制箱，所述气体浓度控制箱经所述数据线与所述监测控制主机连接。

2.如权利要求1所述的一种采空区灾害指标的综合连续监测装置，其特征在于：所述气体浓度控制箱包括密封气室和气体传感器组，所述密封气室进口与所述真空泵出口连接，所述密封气室出口与所述气体传感器组连接。

3.如权利要求1或2所述的一种采空区灾害指标的综合连续监测装置，其特征在于：所述监测控制主机内设置有光纤光栅调制解调仪、气样采集控制接口、输入接口和主控制器；光波信号经所述光纤传输至所述光纤光栅调制解调仪内进行调制解调后，传输至所述主控制器；所述真空泵经所述气样采集控制接口与所述主控制器连接，所述气体浓度控制箱经所述输入接口与所述主控制器连接。

4.一种如权利要求1至3任一项所述监测装置的一种采空区灾害指标的综合连续监测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器采集采空区的矿压和温度光波信号，并通过光纤将矿压和温度光波信号传输至监测控制主机；

2)监测控制主机内的光纤光栅调制解调仪对接收到的光波信号调制解调后传输至主控制器，对采空区内矿压和温度进行实时连续监测；

3)滤尘器及滤水器对采空区内的样气滤除水份和灰尘后，经束管将该样气传输至真空泵，真空泵在监测控制主机控制下将样气送入气体浓度控制箱内；

4)气体浓度控制箱内的密封气室存储由真空泵传输至的样气，并由气体传感器组采集样气成分和浓度数据，传输至监测控制主机；

5)监测控制主机内的主控制器将接收到的气体成分与浓度、矿压及温度数据综合处理后输出报表，完成采空区气样的采集监测。