CN205262640U - 一种煤矿采空区温度监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿采空区温度监测预警系统，包括井下工业环网和设置在地面上的地面监控计算机，均接入井下工业环网的第一光端机和第二光端机，以及铺设在煤矿采空区的第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤；地面监控计算机接入井下工业环网，第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤均呈方波形铺设在煤矿采空区，且第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤以煤矿采空区的中心线为对称轴呈对称铺设，煤矿进风巷内设置有第一矿用光纤测温主机，煤矿回风巷内设置有第二矿用光纤测温主机。本实用新型的温度采集范围广，可靠性高，信号传输距离远，监测精度高，能够实现整个采空区的温度连续监测，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种煤矿采空区温度监测预警系统

技术领域

本实用新型属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种煤矿采空区温度监测预警系统。

背景技术

随着社会的发展进步和科技的日新月异，煤矿机械化程度大幅度提高，开采深度不断增加，开采速度日益加快，且综采工作面浮煤厚度大，造成采空区面积不断扩大，冒落高度不断增大，导致采空区内煤自然发火事故频发。煤自燃灾害一旦发生，由于火源的隐蔽性和不确定性将给防灭火工作造成极大的困难，而综采工作面设备先进，产量大，采空区自燃的发生势必会造成巨大的经济损失，甚至诱发瓦斯、煤尘爆炸或烟雾蔓延等灾害，酿成人员伤亡事故。可见，防治采空区煤自燃是保证我国煤矿安全高效生产与发展的重要保障。

是否能够对釆空区内部进行实时监控，对温度异常点的位置进行准确定位，是决定能否及时采取预防措施，防止火灾发生的关键。因此，煤炭自燃早期对采空区进行实时监测是防灭火工作的重要环节。目前，我国煤自燃监测的技术主要有：指标气体分析法、示踪气体法、电式传感器测温法及热红外测温法等。它们的不足之处显而易见，共性是不能实现连续监测，只能监测到特定点的温度，很有可能漏掉故障隐患。指标气体分析法需要全天候采集、分析采空区气体，劳动强度大，耗费人力物力。能够满足失踪气体法的失踪物质非常少，目前这种方法多以实验室研究为主，真正煤矿应用较少。电式传感器测温法主要采用的传感器包括热敏电阻传感器和热电偶传感器，它们都是应用热电效应进行温度测量，传输的信号是电信号，且传输距离短，因此对环境比较敏感，抗干扰能力较弱，可靠性较低，周围环境的好坏直接影响测温结果；同时，传感器需要电源供电，采空区内环境复杂，存在安全隐患较多。热红外测温法只能探测出物体表面与仪器垂直物体的温度，采空区复杂环境对测量结果影响很大，并且红外温度传感器的火灾预警系统造价昂贵，不易推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿采空区分布式光纤温度监测预警系统，其温度采集范围广，可靠性高，信号传输距离远，监测精度高，能够实现整个采空区的温度连续监测，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：包括井下工业环网和设置在地面上的地面监控计算机，均接入井下工业环网且用于将光信号转换为电信号的第一光端机和第二光端机，以及铺设在煤矿采空区的第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤；所述地面监控计算机接入井下工业环网，所述第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤均呈方波形铺设在煤矿采空区，且第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤以煤矿采空区的中心线为对称轴呈对称铺设，所述煤矿进风巷内设置有第一矿用光纤测温主机，所述煤矿回风巷内设置有第二矿用光纤测温主机，所述第一矿用感温光纤沿煤矿进风巷的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面的上端头铺设出煤矿采空区并接入第一矿用光纤测温主机，所述第一矿用光纤测温主机通过第一矿用通讯光纤与第一光端机连接，所述第二矿用感温光纤沿煤矿回风巷的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面的下端头铺设出煤矿采空区并接入第二矿用光纤测温主机，所述第二矿用光纤测温主机通过第二矿用通讯光纤与第二光端机连接。

上述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤均为分布式铠装光缆。

上述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述第一矿用感温光纤与第二矿用感温光纤在煤矿采空区的中心线附近距离最近的位置处的距离为10m～15m。

上述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述煤矿采空区中在与采煤工作面平行的方向上相邻铺设的第一矿用感温光纤之间的距离和相邻铺设的第二矿用感温光纤之间的距离相等且均为15m～20m。

上述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述煤矿采空区中第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤在沿采煤工作面垂直方向铺设时均悬挂在用于支撑采煤工作面顶板的液压支架上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型在煤矿采空区采用了矿用感温光纤的方形波铺设方法，并以煤矿采空区的中心线为对称轴进行对称铺设，铺设方法简单易行，实现了整个煤矿采空区温度场的连接监测，监测范围广。

2、本实用新型的第一矿用感温光纤和第二矿用感温光纤均采用了分布式铠装光缆，分布式铠装光缆内部有不锈钢保护管和抗拉钢丝网保护光纤不受损害，外护套为高性能的低烟无卤素阻燃热塑型材料，具有抗砸、抗拉能力好、防燃防爆、抗腐蚀、耐高温高热、便于施工布放、热渗透快，测温响应迅速等优点；通过矿用感温光纤进行温度信号的采集和传输，采集范围广、覆盖面大、信号传输距离远、安全稳定可靠，相对大量点式传感器，可实现温度数据和位置信息的在线实时测量、灾情监测和预警预报，获取信息的单位成本大大降低。

3、本实用新型采用分布式光纤实现采煤工作面采空区温度场的在线监测，通过对监测到的数据进行后续处理，能够实现采空区煤自燃火灾的分级预警和发火位置的判定，对矿井防灭火工作具有重要的指导作用，能够有效保障矿井的安全高效生产与发展。

4、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型的温度采集范围广，可靠性高，信号传输距离远，监测精度高，能够实现整个采空区的温度连续监测，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型煤矿采空区分布式光纤温度监测预警系统的结构示意图。

附图标记说明:

1—地面监控计算机；2—井下工业环网；3-1—第一光端机；

3-2—第一矿用通讯光纤；3-3—第一矿用光纤测温主机；

3-4—第一矿用感温光纤；4-1—第二光端机；

4-2—第二矿用通讯光纤；4-3—第二矿用光纤测温主机；

4-4—第二矿用感温光纤；5—采煤工作面；

6—煤矿采空区；7—煤矿进风巷；8—煤矿回风巷。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的煤矿采空区分布式光纤温度监测预警系统，包括井下工业环网2和设置在地面上的地面监控计算机1，均接入井下工业环网2且用于将光信号转换为电信号的第一光端机3-1和第二光端机4-1，以及铺设在煤矿采空区6的第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4；所述地面监控计算机1接入井下工业环网2，所述第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4均呈方波形铺设在煤矿采空区6，且第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4以煤矿采空区6的中心线为对称轴呈对称铺设，所述煤矿进风巷7内设置有第一矿用光纤测温主机3-3，所述煤矿回风巷8内设置有第二矿用光纤测温主机4-3，所述第一矿用感温光纤3-4沿煤矿进风巷7的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面5的上端头铺设出煤矿采空区6并接入第一矿用光纤测温主机3-3，所述第一矿用光纤测温主机3-3通过第一矿用通讯光纤3-2与第一光端机3-1连接，所述第二矿用感温光纤4-4沿煤矿回风巷8的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面5的下端头铺设出煤矿采空区6并接入第二矿用光纤测温主机4-3，所述第二矿用光纤测温主机4-3通过第二矿用通讯光纤4-2与第二光端机4-1连接。

本实施例中，所述第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4均为分布式铠装光缆。分布式铠装光缆内部有不锈钢保护管和抗拉钢丝网保护光纤不受损害，外护套为高性能的低烟无卤素阻燃热塑型材料，具有抗砸、抗拉能力好、防燃防爆、抗腐蚀、耐高温高热、便于施工布放、热渗透快，测温响应迅速等优点。

如图1所示，本实施例中，所述第一矿用感温光纤3-4与第二矿用感温光纤4-4在煤矿采空区6的中心线附近距离最近的位置处的距离为10m～15m。

如图1所示，本实施例中，所述煤矿采空区6中在与采煤工作面5平行的方向上相邻铺设的第一矿用感温光纤3-4之间的距离和相邻铺设的第二矿用感温光纤4-4之间的距离相等且均为15m～20m。即呈方波形铺设的方波的脉冲宽度上的第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4的长度为15m～20m。

本实施例中，所述煤矿采空区6中第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4在沿采煤工作面5垂直方向铺设时均悬挂在用于支撑采煤工作面5顶板的液压支架上。随着采煤过程中液压支架向前移动，第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4在向前移动的同时也不断自动埋入煤矿采空区6。

采用本实用新型进行煤矿采空区分布式光纤温度监测预警的方法，包括以下步骤：

步骤一、矿用感温光纤铺设与连接：首先，将第一矿用感温光纤3-4和第二矿用感温光纤4-4以煤矿采空区6的中心线为对称轴均呈方波形对称铺设在煤矿采空区6，且使所述第一矿用感温光纤3-4与第二矿用感温光纤4-4在煤矿采空区6的中心线附近距离最近的位置处的距离为10m～15m，使所述煤矿采空区6中在与采煤工作面5平行的方向上相邻铺设的第一矿用感温光纤3-4之间的距离和相邻铺设的第二矿用感温光纤4-4之间的距离相等且均为15m～20m；然后，将所述第一矿用感温光纤3-4沿煤矿进风巷7的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面5的上端头铺设出煤矿采空区6并接入第一矿用光纤测温主机3-3，并将所述第二矿用感温光纤4-4沿煤矿回风巷8的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面5的下端头铺设出煤矿采空区6并接入第二矿用光纤测温主机4-3；

步骤二、温度监测预警系统连接：将所述第一矿用光纤测温主机3-3通过第一矿用通讯光纤3-2与第一光端机3-1连接，将所述第二矿用光纤测温主机4-3通过第二矿用通讯光纤4-2与第二光端机4-1连接，并将第一光端机3-1、第二光端机4-1和地面监控计算机1均接入井下工业环网2；

步骤三、信号采集及传输：第一矿用光纤测温主机3-3采集第一矿用感温光纤3-4监测到的温度信号，分析处理得到铺设第一矿用感温光纤3-4的各个监测点的温度和距离后通过第一矿用通讯光纤3-2传输给第一光端机3-1，第一光端机3-1将光信号转换为电信号后通过井下工业环网2传输给地面监控计算机1；同时，第二矿用光纤测温主机4-3采集第二矿用感温光纤4-4监测到的温度信号，分析处理得到铺设第二矿用感温光纤4-4的各个监测点的温度和距离后通过第二矿用通讯光纤4-2传输给第二光端机4-1，第二光端机4-1将光信号转换为电信号后通过井下工业环网2传输给地面监控计算机1；

步骤四、信号分析处理：地面监控计算机1对其接收到的煤矿采空区6各个监测点的温度进行分区分段实时显示和存储，并将各个监测点的温度与预设的报警温度阈值相比对，当某个监测点的温度超过报警温度阈值时进行报警指示。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：包括井下工业环网(2)和设置在地面上的地面监控计算机(1)，均接入井下工业环网(2)且用于将光信号转换为电信号的第一光端机(3-1)和第二光端机(4-1)，以及铺设在煤矿采空区(6)的第一矿用感温光纤(3-4)和第二矿用感温光纤(4-4)；所述地面监控计算机(1)接入井下工业环网(2)，所述第一矿用感温光纤(3-4)和第二矿用感温光纤(4-4)均呈方波形铺设在煤矿采空区(6)，且第一矿用感温光纤(3-4)和第二矿用感温光纤(4-4)以煤矿采空区(6)的中心线为对称轴呈对称铺设，所述煤矿进风巷(7)内设置有第一矿用光纤测温主机(3-3)，所述煤矿回风巷(8)内设置有第二矿用光纤测温主机(4-3)，所述第一矿用感温光纤(3-4)沿煤矿进风巷(7)的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面(5)的上端头铺设出煤矿采空区(6)并接入第一矿用光纤测温主机(3-3)，所述第一矿用光纤测温主机(3-3)通过第一矿用通讯光纤(3-2)与第一光端机(3-1)连接，所述第二矿用感温光纤(4-4)沿煤矿回风巷(8)的底板和煤壁交界线或与该交界线平行的方向从采煤工作面(5)的下端头铺设出煤矿采空区(6)并接入第二矿用光纤测温主机(4-3)，所述第二矿用光纤测温主机(4-3)通过第二矿用通讯光纤(4-2)与第二光端机(4-1)连接。

2.按照权利要求1所述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述第一矿用感温光纤(3-4)和第二矿用感温光纤(4-4)均为分布式铠装光缆。

3.按照权利要求1所述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述第一矿用感温光纤(3-4)与第二矿用感温光纤(4-4)在煤矿采空区(6)的中心线附近距离最近的位置处的距离为10m～15m。

4.按照权利要求1或3所述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述煤矿采空区(6)中在与采煤工作面(5)平行的方向上相邻铺设的第一矿用感温光纤(3-4)之间的距离和相邻铺设的第二矿用感温光纤(4-4)之间的距离相等且均为15m～20m。

5.按照权利要求1所述的一种煤矿采空区温度监测预警系统，其特征在于：所述煤矿采空区(6)中第一矿用感温光纤(3-4)和第二矿用感温光纤(4-4)在沿采煤工作面(5)垂直方向铺设时均悬挂在用于支撑采煤工作面(5)顶板的液压支架上。