CN107192779A - 一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，包括：钎杆式温度气体采集装置设于煤矿工作面的煤体中，并采集煤体内部温度和煤体内部气体；煤体内部温度通过温度数显仪(7)和信号转换器(6)传送给分站(4)，而煤体内部气体通过压缩皮球(14)压入到气囊(15)中；煤矿井下和地面上均设有多个交换机(2)，并共同组建成环形通信网(3)；分站(4)通过环形通信网(3)传送给设于地面上的监控主机(1)。本发明能够准确测得煤矿停采面的煤体内部温度和各气体浓度，并且在地面调度室和井下硐室中均可以实时监测煤体内部温度，从而能够提前准确预测出可能发生煤自燃事故的地点，为制定行之有效的防灭火措施提供可靠的数据支持。

Description

一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统
技术领域
本发明涉及煤矿井下测温及空气检测技术领域，尤其涉及一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统。
背景技术
煤矿停采面通常是指停采期间的煤矿工作面。煤矿井下工作面在停采搬家期间，顶板高冒区及尾梁后的采空区是煤自燃事故的高发地点。由于通过传统的采煤工艺无法准确掌握自燃高温区域的具体位置，因此在大多数情况下，只有在煤矿停采面发现CO浓度超标、煤体冒烟、甚至煤体出现红炭后，才能开始采取防灭火措施，很难实现自燃危险的地面预警，这导致了制定的防灭火措施存在一定的盲目性和滞后性。要想做好煤矿停采面的防灭火工作，必须准确定位出高温点位置，并实现在地面上对煤矿停采面的煤体温度进行实时监测。
近年来，煤矿停采面大多采用便携式红外测温仪来探测煤体表面温度，并在支架处悬挂CO及CH4气体浓度报警器来检测工作面气体浓度，但这种方法所得到的煤体温度仅是煤体表面温度，所得到的气体浓度仅是工作面气体浓度，并不能准确反映煤体内部温度状况，而也不能反映出煤体内部气体各组分浓度，因此这种方法并不能提前准确预测出可能发生煤自燃事故的地点，也无法及时制定出行之有效的防灭火措施。
发明内容
为了解决现有技术中地面上无法对煤矿停采面的煤体内部温度进行实时监测，无法提前准确预测出可能发生煤自燃事故的地点等技术问题，本发明提供了一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，能够准确测得煤矿停采面的煤体内部温度和煤体内部各气体浓度，并且在地面调度室和井下硐室中均可以实时监测煤体内部温度，从而能够提前准确预测出可能发生煤自燃事故的地点，为制定行之有效的防灭火措施提供可靠的数据支持。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，用于对煤矿停采面的煤体内部温度和煤体内部气体进行采集检测，包括：监控主机1、交换机2、分站4、信号转换器6、温度数显仪7、压缩皮球14、气囊15和钎杆式温度气体采集装置；多个所述钎杆式温度气体采集装置设于煤矿工作面不同位置的煤体中，并采集煤矿停采面不同位置的煤体内部温度和煤体内部气体；所述煤体内部温度均传送给温度数显仪7，而所述煤体内部气体分别通过与自身连通的压缩皮球14压入到不同的气囊15中；煤矿井下和地面上均设有多个交换机2，并且这些交换机2共同组建成了一个环形通信网3；所述温度数显仪7通过信号转换器6将所述煤体内部温度传送给设于煤矿井下的分站4，而所述分站4通过所述环形通信网3将所述煤体内部温度传送给设于地面上的监控主机1，以实现对煤体内部温度进行实时监测。
优选地，所述钎杆式温度气体采集装置包括钎杆杆体18、测温探头9、取气管11和阻燃电缆8；钎杆杆体18的前端设有钎头10，用以将钎杆杆体18设置于煤矿工作面的煤体中；阻燃电缆8和取气管11均设于钎杆杆体18的内部，并且均由钎杆杆体18的前端延伸至钎杆杆体18的后端；阻燃电缆8的前端与设于钎杆杆体18前端内部的温度探头9电连接，而阻燃电缆8的后端与所述温度数显仪7电连接，从而温度探头9采集煤矿停采面的煤体内部温度，并通过阻燃电缆8传送给所述温度数显仪7；取气管11前端与设于钎杆杆体18前端侧壁上的通气孔12连通，而取气管11后端通过压缩皮球14与气囊15连通，从而取气管11通过通气孔12采集煤矿停采面的煤体内部气体，并通过压缩皮球14压入到气囊15中。
优选地，所述取气管11的后端设有气体收集口13；所述压缩皮球14的进气口与该气体收集口13连通，而所述压缩皮球14的出气口与所述气囊15连通。
优选地，还包括：前端设有外丝接头的钎杆延长杆；所述钎杆杆体18的后端设有内丝接头17，所述钎杆延长杆通过外丝接头和内丝接头17与钎杆杆体18连接，用以调整所述钎杆杆体18在煤矿停采面的煤体内部的深度。
优选地，还包括：气相色谱分析装置；压入到气囊15中的煤体内部气体采用该气相色谱分析装置进行气体浓度分析。
优选地，所述气相色谱分析装置为便携式气相色谱分析仪或地面气相色谱分析站。
优选地，设于煤矿井下的交换机2、分站4、信号转换器6、温度数显仪7和钎杆式温度气体采集装置采用公网和/或不间断电源5进行供电。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统通过在煤矿工作面多个不同位置的煤体中布设钎杆式温度气体采集装置来采集煤矿停采面不同位置的煤体内部温度和煤体内部气体，并且所述煤体内部温度可以在煤矿井下的温度数显仪7上显示，也可以依次通过信号转换器6、分站4和环形通信网3传输给设于地面上的监控主机1，从而实现了在煤矿井下和地面上同时对煤体内部温度进行实时监测；而煤体内部气体采用气囊15收集，并采用气相色谱分析装置进行气体浓度分析，从而可以确定出煤体内部气体中的各成分浓度；监控主机1可以根据所述煤体内部气体中的各成分浓度以及实时监测的煤体内部温度及时准确预测出煤矿停采面的自然发火危险区域；因此本发明所提供的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统具有数据准确、结构合理、运行可靠、故障分散、维修方便等优点，能够准确测得煤矿停采面的煤体内部温度和煤体内部各气体浓度，并且在地面调度室和井下硐室中均可以实时监测煤体内部温度，从而能够提前准确预测出可能发生煤自燃事故的地点，为制定行之有效的防灭火措施提供可靠的数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供多功能钎杆的结构示意图一。
图3为本发明实施例提供多功能钎杆的结构示意图二。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统进行详细描述。
如图1、图2和图3所示，一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，用于对煤矿停采面的煤体内部温度和煤体内部气体进行采集检测，其具体结构包括：监控主机1、交换机2、分站4、信号转换器6、温度数显仪7、压缩皮球14、气囊15和钎杆式温度气体采集装置；多个所述钎杆式温度气体采集装置设于煤矿工作面不同位置的煤体中，并采集煤矿停采面不同位置的煤体内部温度和煤体内部气体；所述煤体内部温度均传送给温度数显仪7，而所述煤体内部气体分别通过与自身连通的压缩皮球14压入到不同的气囊15中。煤矿井下和地面上均设有多个交换机2，并且这些交换机2共同组建成了一个环形通信网3；所述温度数显仪7通过信号转换器6将所述煤体内部温度传送给设于煤矿井下的分站4，而所述分站4通过所述环形通信网3将所述煤体内部温度传送给设于地面上的监控主机1，以实现对煤体内部温度进行实时监测。
具体地，该煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统的各部件包括以下实施方案：
(1)所述钎杆式温度气体采集装置包括钎杆杆体18、测温探头9、取气管11和阻燃电缆8。钎杆杆体18的前端侧壁上设有通气孔12，而钎杆杆体18的前端设有钎头10，用以将钎杆杆体18设于煤矿工作面的煤体中。阻燃电缆8和取气管11均设于钎杆杆体18的内部，并且均由钎杆杆体18的前端延伸至钎杆杆体18的后端。阻燃电缆8的前端与设于钎杆杆体18前端内部的温度探头9电连接，而阻燃电缆8的后端与所述温度数显仪7电连接，从而温度探头9采集煤矿停采面的煤体内部温度，并通过阻燃电缆8传送给所述温度数显仪7。取气管11的前端与设于钎杆杆体18前端侧壁上的通气孔12连通，而取气管11的后端通过压缩皮球14与气囊15连通，从而取气管11通过通气孔12采集煤矿停采面的煤体内部气体，并通过压缩皮球14压入到气囊15中。
(2)所述钎杆杆体18可以采用内部为空腔的光滑钎杆，并且光滑钎杆的长度可以为2～5米，可以采用现有技术中的风镐打钎将钎杆杆体18设置于煤矿工作面的煤体中。所述钎杆杆体18也可以采用内部为空腔且外表面设有螺旋片16的螺纹钻杆，可以采用现有技术中的钻机钻孔将钎杆杆体18设置于煤矿工作面的煤体中。可以根据待测点地质情况选择使用光滑钎杆，还是使用螺纹钻杆。在实际应用中，所述钎杆式温度气体采集装置还可以包括前端设有外丝接头的钎杆延长杆，钎杆杆体18的后端设有内丝接头17，钎杆延长杆通过外丝接头和内丝接头17与钎杆杆体18连接，从而可以根据实际地质条件调整所述钎杆杆体18深入到煤矿停采面的煤体内部的深度。
(3)根据煤矿停采面的实际情况沿支架选择监测点，例如：支架前探梁顶煤可以选择在前探梁间空隙或前方作为监测点，支架尾梁采空区煤体可以选择在尾梁间空隙或落煤处作为监测点。多个钎杆式温度气体采集装置分别设于煤矿工作面不同监测点的煤体中，并且每个钎杆式温度气体采集装置均是采用钎杆杆体18设于煤矿工作面的煤体中。
(4)钎杆杆体18的前端侧壁上可以设有一个或多个通气孔12，这些通气孔12能同时满足温度采集和气体采集的需要，从而便于对煤矿停采面的煤体内部温度和煤体内部气体进行采集。
(5)测温探头9设于钎杆杆体18的前端内部，并通过通气孔12采集煤矿停采面的煤体内部温度，这可以便于将测温探头9深入到煤体内部，而且使测温探头9得到钎杆杆体18的有效保护。在实际应用中，测温探头9最好采用现有技术中200℃内最大误差不超过0.4℃的测温探头，这种测温探头具有很高的精度，能满足煤矿停采面的煤体内部温度现场监测需要。
(6)每个钎杆式温度气体采集装置的测温探头9所采集到的煤体内部温度，均通过阻燃电缆8传送给温度数显仪7。每台温度数显仪7可以同时与多个钎杆式温度气体采集装置的阻燃电缆8连接，并切换显示每个钎杆式温度气体采集装置得到的煤体内部温度，同时可以通过信号转换器6将这些煤体内部温度的电流信号均转换为数字信号，再通过电缆传送给设于煤矿井下的分站4。在实际应用中，温度数显仪7可以根据煤矿停采面情况在电池供电和接线供电两种供电模式中选择合适的供电模式。
(7)取气管11设于钎杆杆体18的内部，并且取气管11的前端伸入到通气孔12所在位置，从而取气管11可以通过通气孔12采集煤矿停采面的煤体内部气体，这不仅可以便于将取气管11深入到煤体内部，而且能使取气管11得到钎杆杆体18的有效保护。每个钎杆式温度气体采集装置的取气管11的后端均设有气体收集口13，并且每个钎杆式温度气体采集装置至少配备有一个压缩皮球14和一个气囊15，压缩皮球14的进气口与气体收集口13连通，压缩皮球14的出气口与气囊15连通，从而每个钎杆式温度气体采集装置所采集的煤体内部气体可以分别通过与自身连通的压缩皮球14压入到不同的气囊15中。在实际应用中，压缩皮球14可通过无缝取气钢管采集气体。
(8)该煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统还可以包括气相色谱分析装置，而该气相色谱分析装置可以采用煤矿井下中使用的便携式气相色谱分析仪或设于地面上的气相色谱分析站。压入到气囊15中的煤体内部气体可以直接在煤矿井下采用便携式气相色谱分析仪进行气体浓度分析，也可以带到地面上采用气相色谱分析站进行气体浓度分析，还可以通过束管收集进行统一分析，从而确定出煤体内部气体中的各成分浓度。
(9)分站4可以集中给信号转换器6和温度数显仪7进行供电，可以同时与多个信号转换器6连接，并能动态存储监测数据。在实际应用中，分站4可以采用现有技术中KJF16B型号的分站。
(10)设于煤矿井下的交换机2、分站4、信号转换器6、温度数显仪7和钎杆式温度气体采集装置通常可采用公网进行供电，但当公网停电后，设于煤矿井下的交换机2、分站4、信号转换器6、温度数显仪7和钎杆式温度气体采集装置可采用不间断电源5维持供电。不间断电源能够显示电压、电流、电池容量等参数，记录的电压电流曲线便于分析电源线路等产生的故障，显示的电池容量使调度人员明确掌握在断电情况下电源可持续供电时间，电源定期自动对电池充放电可以延长电池寿命。在实际应用中，不间断电源5可以采用现有技术中KDW65型号的不间断电源。
(11)煤矿井下和地面上均设有多个交换机2，并且这些交换机2共同组建成了一个环形通信网3，分站4可以通过该环形通信网3将所述煤体内部温度传送给设于地面上的监控主机1，这一环形通信网3具有冗余性和可靠性，能够实现信号由煤矿井下到地面上的可靠传输，从而可以同时在煤矿井下硐室和地面上监测煤体内部温度变化。
(12)监控主机1可以根据所述煤体内部气体中的各成分浓度以及实时监测的煤体内部温度准确预测出煤矿停采面的自然发火危险区域，并且能显示动态模拟图形、静态模拟图形、数据表格、历史曲线、监测点配置、井下工作状态等信息，还可以编制报表并打印输出。
与现有技术相比，本发明所提供的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统通过在煤矿工作面多个不同位置的煤体中布设钎杆式温度气体采集装置来采集煤矿停采面不同位置的煤体内部温度和煤体内部气体，并且煤体内部温度可以在煤矿井下的温度数显仪7上显示，也可以依次通过信号转换器6、分站4和环形通信网3传输给设于地面上的监控主机1，从而实现了在煤矿井下和地面上同时对煤体内部温度进行实时监测；而煤体内部气体采用气囊15收集，并采用气相色谱分析装置进行气体浓度分析，从而可以确定出煤体内部气体中的各成分浓度；监控主机1可以根据所述煤体内部气体中的各成分浓度以及实时监测的煤体内部温度及时准确预测出煤矿停采面的自然发火危险区域；因此本发明所提供的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统具有数据准确、结构合理、运行可靠、故障分散、维修方便等优点。
综上可见，本发明实施例能够准确测得煤矿停采面的煤体内部温度和各气体浓度，并且在地面调度室和井下硐室中均可以实时监测煤体内部温度，从而能够提前准确预测出可能发生煤自燃事故的地点，为制定行之有效的防灭火措施提供可靠的数据支持。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，用于对煤矿停采面的煤体内部温度和煤体内部气体进行采集检测，其特征在于，包括：监控主机(1)、交换机(2)、分站(4)、信号转换器(6)、温度数显仪(7)、压缩皮球(14)、气囊(15)和钎杆式温度气体采集装置；
多个所述钎杆式温度气体采集装置设于煤矿工作面不同位置的煤体中，并采集煤矿停采面不同位置的煤体内部温度和煤体内部气体；所述煤体内部温度均传送给温度数显仪(7)，而所述煤体内部气体分别通过与自身连通的压缩皮球(14)压入到不同的气囊(15)中；
煤矿井下和地面上均设有多个交换机(2)，并且这些交换机(2)共同组建成了一个环形通信网(3)；所述温度数显仪(7)通过信号转换器(6)将所述煤体内部温度传送给设于煤矿井下的分站(4)，而所述分站(4)通过所述环形通信网(3)将所述煤体内部温度传送给设于地面上的监控主机(1)，以实现对煤体内部温度进行实时监测。
2.根据权利要求1所述的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，其特征在于，所述钎杆式温度气体采集装置包括钎杆杆体(18)、测温探头(9)、取气管(11)和阻燃电缆(8)；
钎杆杆体(18)的前端设有钎头(10)，用以将钎杆杆体(18)设置于煤矿工作面的煤体中；阻燃电缆(8)和取气管(11)均设于钎杆杆体(18)的内部，并且均由钎杆杆体(18)的前端延伸至钎杆杆体(18)的后端；
阻燃电缆(8)的前端与设于钎杆杆体(18)前端内部的温度探头(9)电连接，而阻燃电缆(8)的后端与所述温度数显仪(7)电连接，从而温度探头(9)采集煤矿停采面的煤体内部温度，并通过阻燃电缆(8)传送给所述温度数显仪(7)；
取气管(11)前端与设于钎杆杆体(18)前端侧壁上的通气孔(12)连通，而取气管(11)后端通过压缩皮球(14)与气囊(15)连通，从而取气管(11)通过通气孔(12)采集煤矿停采面的煤体内部气体，并通过压缩皮球(14)压入到气囊(15)中。
3.根据权利要求2所述的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，其特征在于，所述取气管(11)的后端设有气体收集口(13)；所述压缩皮球(14)的进气口与该气体收集口(13)连通，而所述压缩皮球(14)的出气口与所述气囊(15)连通。
4.根据权利要求2所述的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，其特征在于，还包括：前端设有外丝接头的钎杆延长杆；所述钎杆杆体(18)的后端设有内丝接头(17)，所述钎杆延长杆通过外丝接头和内丝接头(17)与钎杆杆体(18)连接，用以调整所述钎杆杆体(18)在煤矿停采面的煤体内部的深度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，其特征在于，还包括：气相色谱分析装置；压入到气囊(15)中的煤体内部气体采用该气相色谱分析装置进行气体浓度分析。
6.根据权利要求5所述的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，其特征在于，所述的气相色谱分析装置为便携式气相色谱分析仪或地面气相色谱分析站。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的煤矿停采面温度监测及气体采集分析系统，其特征在于，设于煤矿井下的交换机(2)、分站(4)、信号转换器(6)、温度数显仪(7)和钎杆式温度气体采集装置采用公网和/或不间断电源(5)进行供电。
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