煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統，屬于監測和預報煤礦自燃發火趨勢領域，包括束管監測系統、分布式光纖測溫監測系統及監測分析系統；束管監測系統包括束管組件，束管組件與井上的控制柜之間通過束管相連，控制柜連接色譜儀，色譜儀位于井上；分布式光纖測溫監測系統包括測溫光纖與測溫分站，測溫光纖分布于采空區兩側回風巷道和進風巷道內；測溫分站與測溫光纖相連；監測分析系統位于井上，包括監測主機，監測主機連接交換機，交換機分別與測溫分站、輸氣泵站、控制柜、色譜儀相連。本實用新型專利技術既能夠判定發火趨勢，進行火災預警，同時又可以測知火源點位置，極大便利了火災治理，減少經濟損失。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統，屬于監測和預報煤礦自燃發火趨勢領域。
技術介紹
據統計，在我國開采的煤礦中，存在自燃發火危險的礦井占總礦井數的70%左右，自燃發火煤層占累計可采煤層數的80%，且自燃火災發生的次數占礦井火災總數的94%以上。因此，自然發火事故的預防必然成為煤礦安全研宄的重點。及時準確地發出火災早期預報，并能及時確定火源點位置，不僅可以及時采取防滅火措施，將火災事故消除于萌芽狀態，而且大大減少滅火造成的經濟損失，防止火災甚至爆炸事故的發生，避免因此造成的巨大經濟損失。研宄表明，煤的自燃發展，一般要經過三個時期，即潛伏期、自熱期和燃燒期。在潛伏期，也稱準備期，煤體溫度與周圍環境溫度基本沒有什么變化，但煤的著火溫度降低，化學活性增強。進入自燃期，煤的氧化速度增加，并分解出水、二氧化碳和一氧化碳。氧化生成熱開始使煤體溫度升高，當煤溫超過自熱的臨界值60?80°C時，煤溫將急劇上升，氧化速度加快，并出現煤的干餾，生成碳氫化合物CmHn、氫H2及一氧化碳CO等可燃氣體。這時也是防火滅火最關鍵的時期。如果此時不及時采取一些防滅火措施，煤溫將繼續上升至著火溫度而進入燃燒期。煤在氧化自燃過程中，不僅放出一定的熱量，而且還熱解釋放出CCKC2H4和C2H6等碳氫化合物，且分解的氣體成分及其濃度與煤溫之間有一定的對應關系。因此，直接檢測煤的熱解氣體產物和空氣中成分變化即可判斷煤的自燃發展程度，以便進行火災的早期預報。目前，煤礦礦井安全束管監測系統已經開始在煤礦中得到越來越多的普及和應用。礦井安全束管監測系統是借助束管將井下各處的空氣抽取、匯總到指定的地點，再借助色譜檢測裝置對管束所采集的空氣樣本進行分析，實現對CO、CO2, CH4, C2H4, C2H6、02、N2等氣體含量的在線監測，其分析結果在以實時監測報告、分析日報兩種方式提供數據的同時，亦可自動存入數據庫中，以便今后對某種氣體含量的變化趨勢進行分析，從而實現了對礦井自燃火災的早期預測，但是因礦井面積非常大，難以找到火源點，有時為避免爆炸或造成大的火災，不得不封閉礦井，造成巨大經濟損失。分布式測溫光纖系統作為一種新興的煤礦礦井火災預警系統，可以實時、準確測知測溫光纖上的位置及溫度，集傳感和傳輸與一體，光纖既是感應器又是信號傳輸通道，系統利用光纖所處空間溫度場對光纖中的向后散射光信號進行調研，再經過信號調解、采集和處理將溫度及位置信息實時顯示出來，設定預警溫度，及時預警。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統，既能夠判定發火趨勢，進行火災預警，同時又可以測知火源點位置，極大便利了火災治理，減少經濟損失。本技術所述的煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統，包括束管監測系統、分布式光纖測溫監測系統及監測分析系統；束管監測系統包括束管組件，束管組件與井上的控制柜之間通過束管相連，控制柜連接色譜儀，色譜儀位于井上；束管組件包括單管，單管沿回風巷道布置，并隨采煤工作面推進不斷移動，單管位于回風巷道內的一端設置粉塵過濾器，另一端連接輸氣泵站，輸氣泵站與束管分路箱相連，束管分路箱與控制柜相連；分布式光纖測溫監測系統包括測溫光纖與測溫分站，采空區兩側回風巷道和進風巷道內分別布置測溫光纖，測溫光纖與測溫分站；監測分析系統位于井上，包括監測主機，監測主機連接交換機，交換機分別與測溫分站、輸氣泵站、控制柜、色譜儀相連。本技術所述的煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統，束管監測系統采集井下氣體，并由控制柜將氣體輸送到色譜儀進行分析，色譜儀將分析數據傳輸到監測主機；分布式光纖測溫監測系統采集井下采空區測溫光纖上相應位置及溫度信息并將數據傳輸到監測主機；監測主機對兩組數據進行相關性統計分析，確認發火趨勢，確定火源點位置。所述的色譜儀連接報警裝置，達到設定值時，及時報警；色譜儀對采樣氣體進行分析，達到火災預警的數據時，報警裝置報警。報警裝置為常規報警裝置，可以設置聲音報警、短信報警等。所述的控制柜連接2-60個束管組件，一般連接2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、16個、30個、60個；所述的測溫分站連接4-8條布置到不同礦井的測溫光纖，一般一個礦井布置2條測溫光纖，分別布置在進風巷道和回風巷道；相應的，2個礦井可以布置4條光纖，3個礦井可以布置6條光纖，4個礦井可以布置8條光纖，這8條光纖可以連接到一個測溫分站。分布式光纖測溫監測系統可以設置多個，可以設置2-60個，一般設置2個、3個、4個。可以同時對多個礦井設置束管監測系統，方便簡單。所述的測溫分站連接報警裝置，可以設置多種報警模式，比如連續升溫報警、最高溫度報警、快速升溫報警等，達到報警設定值后，報警裝置報警。報警裝置為常規報警裝置，可以設置聲音報警、短信報警等。分布式光纖測溫監測系統能夠準確測知光纖上相應位置及溫度并實時返回數據，但是因為受到周圍工作設備溫度影響，以及光纖距離火源點遠近不同的影響，溫度并不能絕對反應火源溫度，不能判定發火趨勢。束管監測系統采集井下氣體，并由控制柜將氣體分路輸送到色譜儀進行分析，計算出采集氣體成分以及氣體組成成分的含量，通過氣體成分的變化趨勢來判定發火趨勢，監測主機利用常規的爆炸三角形和四方圖，烷烯比等數據規律判定發火趨勢，確定發火趨勢，并將發火趨勢的相關數據與分布式光纖測溫監測系統輸送到監測主機的溫度及位置信息數據進行相關性統計分析，確定發火趨勢，并依據火源高溫度位置分布，判定火源點的位置。確定火源點的位置后，極大地提高了火災治理可控程度，簡化了火災預防和治理，減少了巨大的經濟損失。對應束管監測系統預警級別，采取相應措施進行處置即可。當一氧化碳氣體含量緩慢上升，濃度達到100PPM以上，出現乙烷時，有發火可能，早期預警，立即查看火源點位置，及時滅火。避免了原來需要人工查找火源點位置的繁雜，有效節省了時間，能夠在最關鍵的搶救時間做好搶救工作，減少了經濟損失，避免了人員傷亡。—氧化碳氣體含量緩慢上升，濃度達到300PPM以上，出現乙烯時，發火趨勢較大，中期預警；立即組織消防措施，組織人員到火源點位置及時滅火。避免了原來需要人工查找火源點位置的繁雜，有效節省了時間，減少了經濟損失，避免了人員傷亡。當乙烷和乙烯比例達到I時，火災即將發生，緊急預警；需要立刻滅火，或者采取其他緊急措施，如無法確定火源點位置，根據情況需要封井以避免造成大的火災或者爆炸。監測主機是進行束管監控和光纖測溫的操作控制、數據收集、數據處理分析、實現指標氣體趨勢分析、煤礦自燃發火趨勢判斷、火源高溫點判定、數據庫存儲、人機交互的計算機軟硬件系統。系統包含用戶界面、設備控制、數據采集、數據分析、數據庫系統、發火預警、網絡傳輸等模塊。交換機可實現雙向信息傳輸功能，不僅可將來自于下端設備的信息經本設備內部的交換機通過以太網傳輸出去，而且還可將來自于上端的信息傳送給下端的以太網設備。測溫分站是利用鋪設在井下的測溫光纖作為溫度傳感器，采用拉曼散射效應和光時域反射當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤礦自燃火災光纖測溫束管監測系統，其特征在于，包括束管監測系統、分布式光纖測溫監測系統及監測分析系統；束管監測系統包括束管組件，束管組件與井上的控制柜(4)之間通過束管(5)相連，控制柜(4)連接色譜儀(3)，色譜儀(3)位于井上；束管組件包括單管(8)，單管(8)沿回風巷道(9)布置，單管(8)位于回風巷道(9)內的一端設置粉塵過濾器(10)，另一端連接輸氣泵站(7)，輸氣泵站(7)與束管分路箱(6)相連，束管分路箱(6)與控制柜(4)相連；分布式光纖測溫監測系統包括測溫光纖與測溫分站(16)，采空區(11)兩側回風巷道(9)和進風巷道(13)內分別布置測溫光纖，測溫光纖與測溫分站(16)；監測分析系統位于井上，包括監測主機(1)，監測主機(1)連接交換機(2)，交換機(2)分別與測溫分站(16)、輸氣泵站(7)、控制柜(4)、色譜儀(3)相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：白光星，胡韶明，白念祥，
申請(專利權)人：淄博祥龍測控技術有限公司，
類型：新型
國別省市：山東;37