采空区分布式光纤测温安全监测系统的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 采空区分布式光纤测温安全监测系 统的应用 摘 要：针对采空区分布式光纤 测温安全监测系统将光纤传感器应用于 煤矿安全监测，特别是煤矿采空区遗煤 易发火区域环境的监测，将对采空区自 然发火的预测预报起到重要作用。掌握 自然发火预警规律提供有效的技术手段， 对煤矿采空区灾害监测和控制有着重大 意义。 中国论文网 /8/view-12913430.htm 关键词：采空区；光纤测温；发 火；预警 矿井火灾是煤矿生产中的主要灾 害之一，我国矿井每年都会有因工作面 发生火灾而导致采面封闭，这不仅使大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 量装备被封闭其中，而且还造成了大量 煤炭损失，为国家为矿井带来了巨大的 经济损失和重大安全事故隐患。 目前，对采空区防灭火监测的方 法现主要采用束管分析化验法，但该方 法在井下现场应用中，经常受到管路漏 气、埋设束管被堵或监测范围局部性的 限制，从而达不到对采空区大范围的监 测需求。为充分弥补束管分析化验方法 预警的不足，既减小了由于束管长距离 传输所带来的气体分析误差，又提高了 实时性。可以及时准确的对采空区隐患 进行预警，及时发现采空区发火隐患， 提高井下作业的安全性，现采用分布式 光纤测温系统来对采空区进行监测。 1 分布式光纤测温系统 1.1 系统的工作原理 利用先进的计算机技术、网络技 术、光纤传感测控技术、光纤通讯技术， 通过矿井分布式光纤测温系统实时在线 监测采空区及回风巷（以下统称“采空 区”）温度。分布式光纤测温安全监测 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 系统获取空间温度分布信息的原理是利 用光在光纤中传输能够产生后向散射， 在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉 冲，它在光纤中传输的同时不断产生后 向散射光波，这些后向散射光波的状态 受到所在光纤散射点的温度影响而有所 改变，将散射回来的光波经波分复用， 检测解调后，送入信号处理系统便可将 温度信号实时显示出来，并且由光纤中 光波的传输速度和背向光回波的时间对 这些信息定位。 1.2 系统软件构成 系统由以下几个主要部分构成： 服务器数据库，客户端数据库，客户端 监控管理软件。 服务器数据库用于发布客户端所 需的所有信息，并存储客户端上传的数 据，服务器数据库还运行一些后台任务 如 SQL Server 代理，触发器等。 客户端数据库从服务器数据库订 阅所需数据，并将通过记录等数据定期 上传至服务器。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 服务器与客户端数据库之间通过 SQL Server 的数据同步机制实现同步， 通过该机制，服务器能够将每个客户端 区分开来，只向其发送对应的数据，使 用户数据更安全，也减小服务器、客户 端双方的处理压力。 2 技术创新点 2.1 技术创新点 煤矿采空区分布式温度监测系统 采用长距离矿用铠装光缆作为温度传感 器，与传统的温度传感器相比具有本质 安全，耐腐蚀，不受电磁干扰等优点， 光缆沿走向敷设于井下巷道、工作面及 采空区内，也可直接埋设于火灾隐患的 高温区域，连续监测长距离大范围的环 境温度信息，为煤矿井下温度监测等应 用提供优质的温度监测方案。该系统的 稳步分布可以用于确定发火点的位置， 避免了由于束管漏气造成的误差，对指 导防治火灾和保证工作人员安全具有重 要意义，可为深入研究煤矿采空区发火 机理和掌握自然发火预警规律提供有效 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 的技术手段，对煤矿采空区灾害监测和 控制有着重大意义。 光纤采空区分布式温度在线监测 系统则采用不带电的感温光缆作为传感 器，能够真实有效的检测整个采空区内 部的温度分布，而采空区的有害气体释 放及自然发火等情况均与温度有直接的 关系，所以对采空区进行温度的监测更 具有直观性；本系统通过连续的监测， 可以监视采空区从起火、自燃到灭火的 整个过程，且可以观察记录起火的位置、 范围大小等数据，对采空区自然发火的 研究有重要意义；感温光缆可以在回采 工作面的回撤过程中连续监测之前已经 采完塌落的采空区内部的情况，而不需 要等整个工作面采完后再对采空区进行 监测。这些优点都是束管系统无法比拟 和取代的。 2.2 技术特点 1） 、数据能实时采集显示，感温 光缆可在 60s 内检测到温度变化。 2） 、可监测最多 8km 长度的采空 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 区内部温度情况，监测全面性广。 3） 、采空区发火点精准定位，误 差小，显示直观，反应迅速。 4） 、光纤具有耐高温（能承受超 过 400高温） 、抗腐蚀、阻水和长寿命 的特质，可在回采过程中连续使用。 5） 、可对特殊钻孔实施在线连续 监测。 3 工作面应用及效果检验 3.1 工作面概况 盆底区北翼 18 层三分段底板层 综放面，走向长 680m，倾斜长 143m， 煤层平均倾角 12，平均煤厚 12m，煤 炭储量 155.2 万吨，原始瓦斯储量 827 万 m3，剩余瓦斯储量 348 万 m3，瓦斯 压力 0.2MPa，煤层自燃发火期 3-6 个月， 瓦斯绝对涌出量 6.36m3/min，相对瓦斯 涌出量 2.29m3/t，煤尘爆炸指数 53%。 邻区对照： 本区上区段为盆底区北翼 18 层 二分段底板层综放面采空区；本区上区 段初期回风道上部为北五外区 18-2 层 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 三分段底板幼鄯琶娌煽涨 。 邻层对照： 本区上覆，工作面开采初期上部 为北五外区 15 层底板层综放面采空区 和北五外区 15-2 层四分段下块底板层 综放面采空区；北五外区 15-2 层四分 段下块底板层综放面采空区。工作面开 采中期上部为盆底区北翼 15 层三分段 底板层综放面采空区；工作面开采后期 上部为盆底区南翼 15 层一分段底板层 综放面采空区。 本区上区段上覆为盆底区北翼 15 层二分段底板层综放面采空区；本区下 区段上覆依次分别为：盆底区南翼 15-3 层一分段底板层综放面采空区、盆底区 南翼 15-3 层二分段底板层综放面采空 区。 因 15#煤层在本区下区段分两层， 所以本区下区段上覆另有盆底区南翼 15 层二分段底板层综放面采空区和盆底区 南翼 15 层三分段底板层综放面采空区。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3.2 效果检验 该面在回采时，因受周边采空区 及冲击地压等藕合因素影响，导致回采 速度缓慢，回采跨度长达 2 年之久。为 防止该面产生发火隐患而顺利回采，采 用分布式光纤测温系统对采空区进行温 度监控，并己成功应用。 随着工作面的回采，利用 KJ558 测温系统监测对采空区温度进行定时监 测，期间测点位置 1570M 处（工作面 推近 35 米采空区内）温度最大值 50.2，出现高温隐患趋势，说明采空 区内部出现了氧化。为防止高温产生的 复发影响，消火队立即利用消火道内钻 孔对高温范围注静压水降温。期间通过 连续处理，消除了高温氧化而产生的发 火隐患。 4 结论 煤矿煤炭自燃是我国煤矿开采过 程中的主要自然灾害之一，目前煤矿针 对采空区内自然发火倾向的预测主要是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 通过束管系统抽取样气到地面，对