[发明专利]基于井下微色谱及光纤测温的煤矿自燃火灾监测方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于井下微色谱及光纤测温的煤矿自燃火灾监测方法，其特征是，在采空区附近安装井下微色谱系统及其采样束管、光纤感温系统及其感温光纤，结合微色谱系统及光纤感温系统采集到的数据，上传至上位机得到进而判断火情点的位置。本发明有效地解决了以上传统束管色谱监测系统束管铺设距离长，难维护、易损坏导致采样气被污染的问题；并且结合光纤感温系统，利用感温光纤在采空区测温的数据进一步明确火源点的位置信息。

技术领域：

本发明涉及一种基于井下微色谱及光纤测温的煤矿自燃火灾监测方法及装置，属于矿上安全设备领域。

背景技术：

我国煤矿具有百年以上的开采历史，随着矿井开采年限的增长、开采深度增加、开采范围的逐渐扩大，煤炭自燃灾害日趋严重。其中采空区是煤矿煤炭自然发火最易、最频繁的地点之一，由于采空区遗煤高温点位置的隐蔽与不易确定性，易导致发现与采取措施的滞后，造成人力、物力的浪费，给矿井安全生产带来隐患。因此，采空区遗煤自然发火问题是长期以来一直困扰煤矿安全生产的一个非常棘手而又亟待解决的难点问题。

目前国内煤矿每年有400个左右矿井工作面采空区发生煤炭自燃。特别是综采(放)工作面采空区发生煤炭自燃，造成工作面封闭，一个综采(放)工作面的设备、材料的直接经济损失就达1亿以上。同时煤炭自燃极易引起瓦斯、煤尘爆炸，造成矿毁人亡的特别重大事故，同时造成工作面停产及煤炭资源等间接损失将更大。因此，矿井煤炭自然发火事故的预防必然成为煤矿安全研究的重点。及时准确地发出火灾早期预报，不仅可以及时采取防灭火措施，将火灾事故消除于萌芽状态，而且还可以减少防灭火造成的经济损失，防止火灾事故的发生。

目前，我国多数煤矿企业已经对煤矿自燃火灾灾害进行了以采空区自燃火灾标志气体分析为主的等监测手段，主要的应用技术是束管色谱监测系统。该系统的技术方案是使用抽气泵将井下采空区的采样气通过束管输送至地面分析中心，在分析中心使用色谱仪对采样气进行分析，通过对气体组分浓度的定性定量分析来对煤矿采空区火灾火情进行监测和预报，这对保障煤矿的安全生产起到了积极的作用。

但是，传统的束管色谱监测系统在实际使用过程中也暴露了很多的缺陷和不足。主要的缺陷有两点：(1)一般地面分析中心到井下工作面的距离会从几千米延展到上万米，漫长的距离导致束管铺设的长度非常大，而由于井下的环境非常复杂恶劣，因此数万米的束管在井下非常容易发生破损、断裂、水堵等状况。这样一方面使得束管监测系统在使用过程中分析结果的可靠性和可信度大大降低；另一方面使得井下束管部分在实际使用中维护的难度、成本大大增加。(2)由于一般使用负压泵对束管进行采样抽气，漫长的束管管路导致抽气效率非常低下，数万米的束管往往需要几个小时才能将样气抽至井上，导致分析效率十分低下。如果是在救灾抢险过程中，数小时的火情分析的延迟就会对救灾抢险造成重大的影响。(3)传统的束管色谱监测系统只是对采空区的某气体监测点的气体组分分析。根据气体组分分析结果，煤矿管理人员可以对采空区整体的自燃火灾发火趋势有个总体估计，但是无法精确确定火源点的位置。在这种情况下，需要通过其它的监测参数进行对采空区进行辅助监测。

发明内容：

本发明要提供一种可以克服上述缺陷的基于井下微色谱及光纤测温的煤矿自燃火灾监测方法及装置。

基于井下微色谱及光纤测温的煤矿自燃火灾监测方法，其特征是，在采空区附近安装井下微色谱系统及其采样束管、光纤感温系统及其感温光纤，结合微色谱系统及光纤感温系统采集到的数据，上传至上位机得到进而判断火情点的位置。

所述的微色谱系统含有两路采样管束，采样管路A沿着进风巷深入采空区；采样管路B沿着工作面，布置在综采工作面和回风巷的夹角处。

所述的光纤感温系统含有两路感温光纤，感温光纤A沿着进风巷深入采空区；感温光纤B沿着回风巷深入采空区。

所述微色谱系统采集到的气体采样数据与光纤感温系统采集到的数据进行时间补偿，时间补偿具体方法为满足如下公式：