[发明专利]采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置、系统及方法

说明书

本发明涉及一种采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置、系统及方法，通过监测装置进行数据采集，通过信号传输线连接至井下的红外热成像分析主机，进而通过井下的环网传输至地面监控中心，实现采空区危险区域的温度场监测。该采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置、系统及方法摒弃了现有的光纤测温及束管监测的缺点，不再是对有限的点进行监测，而是对采空区内的所有的遗煤进行温度场的全面监测，对采空区内危险区域的温度场实现一目了然的监测，任何一个点出现温度异常，都能直观、及时的发现，该系统属于非接触式测温，不需要在采空区内布置测温，只需要将红外热成像仪安装于采空区支架，一次性投入，在煤矿领域有着广阔的应用前景。

技术领域：

本发明涉及煤矿采空区监测技术领域，尤其涉及一种基于在线红外热成像仪的能够对采空区煤自燃温度场进行全面可视化监测的监测装置、系统及方法。

背景技术：

采空区煤自燃的发生和发展是一个极其复杂的、动态变化、自动加速的物理化学过程。这个过程包含有化学动力学过程、流体渗透和扩散的过程、质量传递过程、热力过程以及传热的过程，至今尚未有完整的理论能阐明这种复杂、综合作用的现象及其规律。煤自燃过程不仅与煤自身的氧化性和放热性有关，还与漏风供氧和蓄热环境密切相关。煤自燃是煤体放热和环境散热这对矛盾动态发展的过程，随着煤自燃过程的发展，煤体内的各种参数都在发生变化，进而造成高温区域的位置、温度、漏风强度和氧浓度随时间发生动地改变。煤自然发火形成环境的复杂性、高温火源的隐蔽性给煤层自燃监测、预报带来极大的困难，导致目前该类技术的发展相对滞后，同时也制约了煤自燃火灾防治技术的发展。在实际条件下，很难确定煤多少天会发生自燃，自燃高温区发展到何种程度，火区范围有多大，在煤层自燃的早期及火区治理过程中如何知道高温区位置及其温度，实施灭火工程后的效果如何，怎样考察，火区熄灭后为什么会复燃，火区在怎样的条件下会复燃等等。这些问题为煤层自燃的预防和治理工作带来了很多的困惑。

煤自燃监测就是在煤层开采后，根据煤自燃进程中的温升、气体释放等特征信息，判识自燃状态，判断发火位置，实现煤自燃实时监测、预报，并在灾害扩大前给出报警。它是矿井火灾预防与处理的基础，是矿井煤层火灾防治的关键，占有极其重要的地位。井下煤层火灾预报的愈早、愈准确，则扑灭火灾所需的人力、物力愈少，救援亦容易。只要能够准确、适时地进行煤层火灾的预警，就能做到有的放矢地采取预防煤层火灾的措施，提高措施的针对性和有效性，从而提高煤矿防火工程的经济效益。

目前对采空区监测主要是对自燃过程产生的温度和气体，其中温度监测主要包括常规温度传感器测温、红外测温和无线传感器网络测温等技术。气体监测主要是地面束管监测，在煤矿的实际应用中，束管监测系统的应用现状并不是特别好，甚至没有发挥应有的作用，究其原因，主要因为监测主心设置在地面，采样点距离监测中心最远长达30KM，要求管路无漏气，因此有以下几个方面问题：监测数据具有一定的时滞性，监测系统对自然发火的标志性气体的选择针对性不够，井下管路漏气，束管采样点容易积水积尘甚至被砸坏。

不论是光纤测温还是束管监测，均是对采空区内的部分点进行监测，而采空区空间很大，任何一个位置都有可能发生自燃，虽然煤矿灭火技术较成熟，但是缺乏一个真正有效的监测技术，难以快速找到实际的高温火源点，因此没法快速进行灭火，往往耗费大量的人力物力。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置、系统及方法，实现煤矿采空区煤自燃过程温度场的全面测量，判断煤自燃程度及高温点位置，为煤矿防灭火工作提供可靠依据。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置，包括可沿采空区轨道移动的电动小车，所述电动小车上固定有球式红外传感器探头，所述球式红外传感器探头与红外热成像分析装置通过信号传输线连接，电动小车一端固定有可对球式红外传感器探头清洗的清洁装置，所述清洁装置包括水箱、水泵及清洗喷头，所述清洗喷头通过水泵与水箱连通。