[发明专利]采空区防火监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动监控领域，尤其涉及一种采空区防火监测系统。

背景技术

采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。

由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。

目前，地下空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题，随着矿山向深部开采，地压增大，地下空区在强大的地压下，容易发生坍塌事故，尤其对地下转露天开采的矿山影响很大；地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。

自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，这是影响目前矿山安全生产的主要危害源之一。如河南栾川钼矿、广西大厂矿区、甘肃厂坝铅锌矿、铜陵狮子山铜矿、云南兰坪铅锌矿、广东大宝山矿、湖南柿竹园矿等许多矿山都存在大量的采空区，致使矿山开采条件恶化，引起矿柱变形、相邻作业区采场和巷道维护困难、井下大面积冒落、岩移及地表塌陷等，更为严重的是空区突然垮塌的高速气流和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏，这些都给矿山安全生产构成严重威胁，并造成环境恶化、矿产资源严重浪费。解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即时状态和空间形状，为空区安全治理和资源回采提供准确的设计依据。结合栾川钼矿的实际工程地质条件，利用地下空间和采空区三维激光系统(C-ALS)对矿山的部分空区进行探测，了解其空区的形状、大小和位置，运用其自带的软件进行编辑与成图。从而确定空区在矿山平面图上的具体位置，为空区的处理提供可靠的理论依据，从而确保作业工人和设备的安全。

在对煤矿开采过程中，采空区常常给煤矿的正常生产带来危害。由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤，浮煤的存在为煤矿自燃提供了物资条件。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分。我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%，其中绝大部分火灾是有漏风引起的。有相关资料表明，采空区自燃分为“三带”，分别是冷却带、氧化带和窒息带。加强对采空区自燃的防止有效的控制煤矿火灾的发生。

为了防止采空区的余煤氧化自燃发火，矿采取封闭采空区和向采空区注氮、注浆等措施，以隔绝氧气的进入，防止煤炭氧化自燃发火。为了检验所采取的各种措施的防火效果，需要定期安排人员对封闭墙内的气体情况进行观测和检查，观测内容包括采空区内气体的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度、封闭墙内外的气体正负压变化等。

这种人工观测和检查的方式存在以下弊端：

1、对采空区的防火情况观测，会因操作人员的熟练程度不同，造成观测结果存在差异。

2、因职工的责任心不同，存在漏检情况。

3、如果封闭墙封闭不严，可能有高浓瓦斯、一氧化碳以及其他有毒有害气体溢出，给观测人员带来危险。

4、所测得的数据实时性差，不容易及时判断采空区防火情况并积极采取处理措施。

5、随着采空区数量增加，需要更多的人工观测，增加矿生产成本。

此外，由于采空区的分布极不规律，针对每一个采空区单独监测的工作量十分大，且不利于统一管理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种采空区防火监测系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

采空区防火监测系统，包含采集模块、无线传输模块、控制模块、存储模块和显示模块；

所述采集模块包含若干个采集单元，所述采集单元与各个采空区一一对应设置；

所述无线传输模块包含若干个与采集单元一一对应连接的节点装置和一个与所述控制模块相连的汇总装置，所述节点装置和汇总装置之间基于无线通信；

所述采集单元包含抽采管路、瓦斯浓度传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、正负压力传感器和微控制器；

所述抽采管路一端通向封闭采空区、另一端封闭；所述抽采管路、瓦斯浓度传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、正负压力传感器均设置在所述抽采管路中；所述微控制器分别和瓦斯浓度传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、正负压力传感器、以及其对应的节点装置电气相连；