[发明专利]一种煤矿采空区测温系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测温系统，特别是涉及一种能够多点连续测量煤矿井下采空区恶劣环境现场温度变化的系统。

背景技术

为全面掌握煤矿采空区自然发火规律，过去主要采用分离式电子温度传感器。根据国家煤矿安全标准，为防止引起采空区火灾和瓦斯爆炸等危险，规定不能有带电设备进入煤矿采空区，因此限制了分离式电子温度传感器的有效应用；另一方面，过去的研究设备和方法与光纤传感技术相比，存在检测滞后以及增加检测的复杂性等问题。对采空区实施无源探测、实时分析、准确预报，已经成为煤炭自然发火预测技术的发展趋势，也是煤炭行业的特殊需要。

在光纤传感领域，光纤温度传感器的应用前景十分广阔。由于具有抗电磁干扰、无源探测、尺寸小、重量轻、耐温性好、复用能力强、传输距离远、耐腐蚀、高灵敏度、易形变等优点，光纤温度传感器已经成功地成用于地球动力、化学医药、材料工业、水利电力、船舶消防和石油矿业等各个领域。光纤传感技术在煤矿领域的应用，仅限于传输井下信号和监测机电设备温度。本发明是利用分布式光纤传感技术实时监测煤矿采空区温度变化，完成数据的存储、分析与上传，形成集光纤传感、光纤传输、光电控制等技术于一体的多点连续监测系统，从而有效控制煤矿火灾、瓦斯爆炸事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量煤矿井下采空区温度的一种煤矿采空区测温系统，该系统基于DTS分布式光纤测温解调装置和矿用感温光缆对采空区进行测温，实现了对煤矿采空区大面积的温度变化进行无源、实时和多点连续监测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种煤矿采空区测温系统，其特征是在煤矿工作面综采支架后方，按照“S”型布置一种矿用加强型感温光缆，布置间距可根据现场情况进行调整，矿用加强型感温光缆沿轨道顺槽一直布置到防火门之外，通过光纤接续盒与主光缆相连接，主光缆铺设到井下光纤交换机，然后跳转到井上光纤交换机，最后在井上地面监测室与光纤传感解调主机相连接，在显示器上实时显示井下采空区的温度变化。

所述的矿用加强型感温光缆由紧套光纤、矿油型缆膏、无缝不锈钢管和相互绞合的钢丝组成，抗拉强度能达到2000N/mm²，抗压强度能达到3000N/mm²，并且能够抵抗一定强度的冲击。

所述的主光缆为4芯、6芯或者8芯矿用光缆，光缆外护套采用阻燃PVC护套料，光缆护套和缆芯间进行金属铠装以隔离护套和缆芯，在缆芯外绕包不燃云母带。

所述的光纤接续盒为矿用本安型光缆接线盒，具有防爆标志ExibI，能在具有爆炸性气体、煤尘和淋水环境中使用，使用温度为-20℃~100℃。

所述的光纤交换机是一种高速的网络传输中继设备，它较普通交换机而言采用了光缆作为传输介质，其优点是速度快、抗干扰能力强。

所述的光纤传感解调主机包括光纤信号解调系统机、工控机和显示器。其中光纤信号解调系统机的关键是光纤信号的解调，主要包括两部分：一部分为光信号处理，完成光信号波长信息到电信号的转换，其中传感器的中心反射波长的分析是解调的关键；另一部分为电信号处理，完成对电信号的运算处理，提取外界信息，并以人们熟悉的方式显示出来。

本发明的优点与效果是：

1、解决了煤矿采空区监测范围小的问题。传统的采空区测温，只能利用便携式工具测量采空区表面浮煤或矸石的温度，或者利用预先埋入的温度传感器监测特定位置的温度。利用分布式光纤监测采空区温度时，可以连续多点测量感温光缆上的温度，监测范围大幅度增加。

2、解决了煤矿采空区测温响应缓慢的问题。利用分布式光纤监测采空区温度时，可以快速、实时和在线监测采空区温度，与便携式测温工具测温相比，大大缩短了测温周期。

3、解决了煤矿采空区测温的安全问题。利用分布式光纤监测采空区温度时，井下部分无需带电，即无源监测，解决了传统催化燃烧式温度传感器需要带电监测的弊端。 

4、解决了煤矿采空区测温的用工问题。采用便携式测温工具测温时需要专人每天去井下测温，利用分布式光纤监测采空区温度时，可以解放部分劳动力，提高了工作效率。

附图说明

图1为煤矿井下加强型感温光缆铺设示意图。

图2为分布式光纤测温系统流程图。

图中标号为：1为矿用加强型感温光缆、2为采空区、3为综采支架、4为轨道顺槽、 5为光纤接续盒、6为主光缆、7为井下光纤交换机、8为工作面、9为皮带顺槽、10为井上光纤交换机、11为光纤信号解调系统机、12为工控机、13为显示器、14为井上地面监测室。