[发明专利]煤矿井下采空区全光纤温度监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下采空区全光纤温度监测系统。将此系统应用于煤矿井下采空区内，实现对采空区内火灾预警，消除火灾隐患。

背景技术

火灾监测对保障煤矿安全生产意义重大。煤层自燃火灾是矿井主要灾害之一，严重威胁着煤矿人员安全以及造成重大经济损失。煤层自燃火灾成为制约高产高效矿井安全生产与发展的主要因素之一。煤矿采空区是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔。在采煤机开采的过程中，由于采空区内散落的浮煤比较破碎、松散、且采空区漏风，煤炭氧化后使得热量易于集聚，所以最容易发生自燃。近年来，随着煤矿开采深度的增加，矿井机械化程度的大幅度提高，开采速度日益加快的同时，采空区面积不断增大，也给采空区遗留下大量浮煤，使得采空区自然发火事故频发，严重影响了煤矿的安全生产。根据煤矿井下自燃发火的早期特征，其探测和判别方法有多种。常采用的方法有测温法、气体分析法等，也可以通过红外图像识别的方法来进行自燃起火的早期识别。目前，在矿井中，对于预防采空区火灾发生普遍采用的技术是定期定点抽取工作面的气体，分析一氧化碳浓度，若一氧化碳浓度超过指定阈值则采取相应措施。但这种方式存在的缺点是不能长时间连续监测；不能监测密闭空间内里的温度；有效监测范围小，难以保证工作面全面监测的需要。因此目前采空区的火灾仍然时有发生。

实际上，温度是反映火灾是否发生最直接的参数。但传统的电类温度传感器需要电源供电、安装位置受到限制、采空区内环境恶劣，电类传感器不易布设；且传输的信号是电信号，需要的电缆接线较多，存在许多安全隐患，信号传输距离难以满足大范围长距离监测需要。若采用无线传感器实现，则存在布设困难，抗干扰能力、可靠性、能耗问题等难以保证等弊端。

发明内容

本发明目的在于克服传统煤矿采空区测温方法的不足，提供一种安装位置不受限制、无安全隐患存在、信号传输距离能满足大范围长距离监测需要的煤矿井下采空区全光纤温度监测系统。

本发明的目的是这样实现的：一种煤矿井下采空区全光纤温度监测系统，所述系统包括分布式光纤温度测量主机、工控机、消防电源、报警装置、感温光缆和放线装置；分布式光纤温度测量主机、工控机、消防电源和报警装置组成的测试系统，该测试系统放置于井下泵房或机房内，感温光缆的一端与测试系统的分布式光纤温度测量主机 的光缆适配器相连，另一端缠绕在放线装置上，放线装置固定于采煤机液压支架上，分布式光纤温度测量主机和报警装置的数据串口分别与工控机 的数据串口相连，外接电源接在消防电源输入接口上，消防电源有多个输出接口，给分布式光纤温度测量主机、工控机、报警装置提供电源。

本发明煤矿井下采空区全光纤温度监测系统，所述感温光缆呈扁带结构，包括加强件、护套、束管和光纤，所述光纤置于束管中心，护套设置于束管外，加强件设置于护套内。

其中分布式光纤温度测量主机是通过光纤作为传感器来测量温度的光学仪器。主机采用光时域反射技术，结合光纤中的拉曼散射效应实现对测温光纤所处温度场的分布式测量。分布式光纤测量主机包括激光光源、波分复用器、光电探测器、分析处理单元。

本发明的有益效果是： 

本发明采用煤矿专用测温光缆，配置分布式光纤温度测量主机，实现采煤采空区长距离、大范围的分布式温度实时、在线监测，并对火灾进行提前预警，大大减少采空区煤自燃发火的事故发生。

本发明测温和定位精度高、安装使用方便、受使用环境影响小、运行稳定、安全可靠；可对采空区进行大面积、大范围的温度监控。系统通过实时监测温度数据的变化对矿井火灾进行预警。

附图说明

图1为本发明煤矿井下采空区全光纤温度监测系统示意图。

图2位本发明的分布式光纤温度测量主机原理示意图。

图3为本发明的感温光缆示意图。

图中附图标记：

分布式光纤温度测量主机1、工控机2、消防电源3、报警装置4、感温光缆5、放线装置6、采煤机液压支架7、采空区8、地面监控室9、井下泵房或机房10；

加强件11、护套12、束管13、光纤14。

具体实施方式